下肢康復機器人末端的控制方法

沈顯慶， 任琳琳

(黑龍江科技大學 電氣與控制工程學院， 哈爾濱 150022)

0 引 言

隨著人口老齡化的發展，我國已經成為腦卒中疾病發生率較高的國家，同時腦卒中疾病很容易引發患者下肢喪失運動功能。因此，越來越多的學者以及科研院所開始關注、研究下肢康復機器人的控制方法，希望為患者設計出通過輔助機器人訓練使患者達到正常行走目的的智能設備。下肢康復機器人輔助患者運動，需要避免下肢末端未能達到理想位置，使患者受到二次傷害。因此，對下肢康復機器人末端軌跡進行研究，同樣具有重要的意義。王雨等[1]采用了多冪次趨近律的滑模控制器對打磨機器人的末端進行控制，達到抗干擾能力強且趨近平衡點的速率更快。葉梅燕等[2]通過建立高斯幾何學的運動特征描述模型，提出了機器人末端運動特征的分析方法，為研究機器人末端控制提供了理論基礎。劉延芳等[3]針對機器人末端負載的不確定性，采用迭代最小二乘法對機器人末端負載的質量進行估計，由自抗擾控制器進行補償，具有一定的穩定性。筆者利用雙曲面正切函數的陡度調節滑模控制的切換，設置調節趨近速度的指數項，對下肢康復機器人的末端進行直接控制，以提高機器人的控制效果。

1 結構空間坐標變換

文中以下肢康復機器人末端為研究對象，建立機器人末端空間坐標，設計滑模控制器對其進行直接控制。根據下肢康復機器人末端節點的控制率與機器人關節運動的力矩之間的關系[4]，求解實際為機器人末端提供的力矩，并對下肢康復機器人的末端軌跡進行分析。……