混合动力脚康复机器人的设计和运动控制分析
Xiangfeng Zeng1, Wenxing Liao2
1School of Intelligent Engineering, Shaoguan University, Shaoguan, China.
Computer methods in biomechanics and biomedical engineering
|September 4, 2025
概括
这项研究引入了一种新型的混合动力脚机器人, 机器人提供精确的控制和适应性,
科学领域:
- 机器人在康复医学中的应用
- 生物力学和辅助技术
- 在物理治疗中的人机交互
背景情况:
- 现有的脚康复机器人往往难以准确地追踪轨迹,
- 需要先进的机器人系统来改善多轴脚运动的控制和适应性.
- 目前的技术可能无法充分解决接受康复的患者的个体生理差异.
研究的目的:
- 介绍一款新型混合动力脚机器人 (ARAA),用于加强脚康复.
- 在机器人辅助治疗中提高多轴脚运动的平滑性和控制性.
- 开发一个可重新配置的系统,能够适应患者的各种需求和生理变化.
主要方法:
- ARAA使用气动肌肉进行X轴和Y轴的动作,并使用伺服电机进行Z轴的运动.
- 一个基于PID的姿势控制器在训练过程中确保了准确的运动控制.
- 一个可重新配置的机制允许调整运动参数以满足个体患者的需求.
主要成果:
- 初步测试表明单轴和多轴训练方案的成功执行.
- 该系统实现了低轨迹跟踪误差 (RMSD/NRMSD:X轴0.0164/2.73,Y轴0.007/1.9,Z轴0.0012/0.31rad).
- 气动肌肉力量的应用与预先定义的轨迹紧密相匹配,表明力量控制的高保真性.
结论:
- 混合动力ARAA有效地满足了控制脚训练的要求, 提高了精度和适应性.
- 这种机器人系统代表了脚康复技术的重大进步.
- ARAA为患者的康复和功能恢复提供了更有效和可定制的解决方案.
