下肢智能康复机器人基于人-步态合,时空步态传感和模糊的PID控制
Jianwei Zhao1,2, Ge Zou1, Qingda Zhao3
1The Faculty of Mechanical and Electrical Engineering, China University of Mining and Technology (Beijing), Beijing, 100083, China.
Scientific reports
|December 9, 2025
概括
下肢外骨架有助于术后行走康复功能障碍症患者. 本研究使用传感器反和人机器人步行模拟设计了一个外骨架,以改善患者的移动性和闭环扭矩控制.
科学领域:
- 康复工程 康复工程 康复工程
- 机器人技术 机器人技术 机器人技术
- 生物力学 生物力学
背景情况:
- 手术后的行走康复对于患有动力障碍的人来说至关重要.
- 下肢外骨架为步行恢复提供了有效的训练辅助.
- 传感器反和人机交互是先进康复设备的关键.
研究的目的:
- 为下肢外骨架提出一种新的设计方法.
- 整合传感器反和人机器人步行模拟,以加强康复.
- 为了实现闭环扭矩控制,实现个性化外骨架辅助.
主要方法:
- 开发了下肢运动和外骨架机器人动态的数学模型.
- 进行了人机合步行模拟,以分析肌肉动态.
- 利用Simulink来设计一个无刷电机驱动控制系统.
- 通过膜压力和姿势传感器对患者进行行走实验.
主要成果:
- 通过部/膝盖运动功能曲线验证的动态模拟.
- 通过模拟实验证明有效的位置,速度和扭矩控制.
- 分析了来自患者试验的部/膝盖和足部压力数据.
- 通过传感器反调整启用闭环扭矩控制.
结论:
- 拟议的设计方法有效地整合了下肢外骨架的传感器反和步行模拟.
- 开发的控制系统允许在患者康复期间进行自适应和精确的扭矩调整.
- 这种方法增强了外骨在改善动障碍患者的行走功能方面的潜力.
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