上肢康复机器人迭代学习控制

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1、万方数据AThesisinControlTheoryandControlEngineeringUpperLimbRehabilitationRobotIterativeLearningControlontrolByZhangPengSupervisor：ProfessorWangJianhuiNortheasternUniversityJune2012万方数据独创性声明本人声明，所呈交的学位论文是在导师的指导下完成的。论文中取得的研究成果除加以标注和致谢的地方外，不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包括本人为获得其他学位而使用过的材料

2、。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢=亡巴思。学位论文作者签名：桊鹇日期：如，2．‘、订学位论文版权使用授权书本学位论文作者和指导教师完全了解东北大学有关保留、使用学位论文的规定：即学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人同意东北大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索、交流。作者和导师同意网上交流的时间为作者获得学位后：半年影一年口一年半口两年口学位论文作者签名：米，妈导师签名：≯静李签字目期：≯『2’‘、吁签字日期：少J3．占．斤，万方数据

3、东北大学硕士论文摘要上肢康复机器人的迭代学>--j控制摘要上肢康复机器人是近几年来迅速发展的--f-j新兴技术，是机器人技术在医学领域的新应用，利用康复机器人对患者进行康复训练可以提高偏瘫康复训练的针对性及科学性，能为患者制定更好的康复方案，进一步提高康复的效率。然而，康复机器人本身是一个具有很强的非线性、强耦合的系统，为了实现对机器人期望轨迹的高精度跟踪，本文以五自由度上肢康复机器人作为控制对象，研究迭代学习控制算法在其上的应用。首先，本文在坐标变换理论的基础上，对上肢康复机器人的运动学系统作了较深入的分析与研究，并且应用Matlab仿真软

4、件中的SimMechanics和虚拟现实工具箱，按照实际机器人参数，建立了上肢康复机器人的运动学仿真模型，并对其进行了仿真，结果表明，三维模型的仿真效果更直观，可以更清楚、更真实的反应康复机器人手臂的动态运动情况。然后，通过对上肢康复机器人机械结构特点及运动特性的分析，将机器人简化为一个空间三自由度机械手，利用拉格朗日方程法和牛顿．欧拉方程方法分别求解了三个关节的广义驱动力矩的表达式，并且对两种方法进行了对比，为上肢康复机器人的实时控制和动态仿真等复杂问题的研究奠定了理论基础。最后，本文主要介绍了迭代学习控制的基本概念，包括开环迭代学习控制和

5、闭环迭代学习控制，分别对其收敛条件进行了分析，并且讨论了其在上肢康复机器人上的应用。在此基础上对闭环学习算法作了改进，给出了指数变增益加速学习算法，并在上肢康复机器人动力学模型上进行了仿真验证，该算法可以大大提高学习速度，保证了系统的快速跟踪，起到了加速学习的作用。关键词：上肢康复机器人；迭代学习；运动学；动力学一II—万方数据东北大学硕士学位论文AbstractUpperLimbRehabilitationRobotIterativeAbstractUpperlimbrehabilitationrobotisanewtechnologyth

6、athasbeendevelopedrapidlyinrecentyears．Usingtherehabilitationrobotonpatientswithrehabilitationtrainingcanimprovetherelevanceandscientificofhemiplegiarehabilitation，Canformulatebetterrehabilitationprogramsforpatients，andfurtherimprovetheefficiencyofrehabilitation．However,reh

7、abilitationrobotitselfisahighlynonlinearandstrongcouplingsystem．Inordertoachievethedesiredtrajectoryofrobothighaccuracytracking，theworkofthisthesisistoresearchiterativelearningcontrolanditsapplicationforthe5-DOFupperlimbrehabilitationrobot．Firstofall，thisthesisdoesmuchresea

8、rchonupperlimbrehabilitationrobotkinematicssystembasedoncoordinatetransformationth