摘要
下肢外骨骼康复机器人是一种通常用于中风和偏瘫患者，可以辅助人体下肢运动的新型可穿戴智能设备，其融合了出色的控制、传感、康复医疗、人机交互、嵌入式等技术。如何实现有效的康复训练已经成为整个社会所关注的重要问题和科研人员研究的热点。本课题主要对现有的下肢外骨骼结构进行控制技术的研究，设计相应的控制系统方案，完成硬件系统设计及相应设备选型，进行软件结构设计和模块划分，并完成了各个模块的程序流程设计及相应代码的编写，最后分别对主被动康复训练进行对应控制策略的研究，并进行仿真分析，从理论分析和仿真验证两方面进行研究。 在硬件方面，规划了能够实现控制需求的总体硬件结构的组成，完成了控制器、伺服电机及传感器等的选型。在软件方面，采用模块化的思想分别对通信任务、电机控制任务、人机交互任务和系统任务进行相应的软件设计。 针对下肢外骨骼康复机器人在进行被动控制康复训练时采用传统PID控制存在动态性能差，鲁棒性差等缺点，提出了一种优化的复合控制策略。首先建立直流无刷伺服电机的数学模型，结合PID控制与模糊控制，提出模糊PID控制算法，在MATLAB建立仿真模型，并进行仿真验证，结果表明模糊PID控制可以提高系统的动态性能。 针对下肢康复机器人的主动控制训练时，整体人机交互系统柔顺性问题，进行基于位置的阻抗控制算法设计，并对髋关节和膝关节进行轨迹跟踪的仿真分析，结果表明所提出控制算法是有效的。
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