全方位移动康复训练机器人容错控制

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1、ＴＰ２４２．６分类号：密级：公开ＵＤＣ１０１４２；：单位代码３火寒巧復ｉ硕击学位论文全方位移动康复训练机器人容错控制学号；２０１３２６０作者；刘环雨学位类别；工程硕±领域：南气工程论文类型；研究论文２０１６年０３月０４日沈阳工业大学硕士学位论文全方位移动康复训练机器人容错控制Fault-tolerantControlofOmni-directionalRehabilitativeTrainningRobot作者：刘环雨单位：电气工程学院指导教师：杨俊

2、友教授单位：电气工程学院协助指导教师：单位：单位：论文答辩日期：2016年02月26日学位授予单位：沈阳工业大学）独创性说明■下进斤的研巧工本人郑重声明：所呈交的论文是我个人在导师指＾作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加Ｗ标注和致谢的地方己经发表或撰写的研巧成果，也不包含为获得夕ｈ，论文中不包含其他人？一沈阳工业大学或其他教育机构的学位或证书所使用过的材料。与我同的说明并表工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中做了明确示了谢意。〇〇：、签名；砰添日期午关于学位论文使用授权的说明

3、本学位论文作者和指导教师完全了解沈阳工业大学有关保留、使用目保留并向国家有关部口或机构送交论文学位论文的规定，Ｐ；学校有权的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅；本人授权沈阳工业大学可’Ｗ将学位论文的全部或部分入有关数据库进行检索、交流，可Ｗ内容编。采用影印、缩印或其他复制手段保存论文和汇编本学位论文．）（保密的论文在解密后应遵循此规定＇＾化〇、〇：牛￥＾抑添导师签名：减日期＿＿签名：帝＇ｊ摘要当今时代，下肢患有运动性障碍病者日渐增多。在现代医学领域里，除了手术药物治疗方法，医疗服务型机器人的

4、应用也越来越广泛，其中新式样下肢康复机器人已经被普遍应用到运动功能性患者的康复训练中。然而康复机器人在实际使用过程中，某个执行电机由于类似电机驱动力不足、执行器组件老化等使得轮子产生故障而导致运动受到扰动，所以解决步行器的安全可靠性问题十分有必要性。因为训练过程中会发生不可避免的安全失效，使步行器无法跟踪指定的路线，影响训练者的安全。本文中所研究的全方位移动康复训练机器人的四个轮子分别由四个电机驱动，针对其中一个执行器发生故障失效时，设计运动学和动力学相结合的容错控制器。首先，分析全方位移动康复训练机器人结构特点，分析了判定控制系统

5、稳定性定理及定义，包括Lyapunov直接法、反演控制器原理和Barbalat引理。其次，建立了全方位移动康复训练机器人运动学模型，在该模型的基础上提出了反演控制器设计，通过Lyapunov函数及回馈数据得出输入控制率，然后根据系统稳定性判据来判断系统已达到全局意义下渐进稳定性，通过设计的速度控制，保证运动康复机器人沿着之前设计的轨迹进行跟踪，并进行仿真来证明设计控制器的有效可靠性。最后，建立系统的动力学模型，设计输入控制律，假设全方位移动康复机器人在康复训练中某一个轮子发生故障时的情形。对该模型采取的自适应模糊滑模控制算法是基于滑

6、模控制的鲁棒性和自适应模糊控制消除抖振能力。在全局坐标系下分离故障执行器，通过容错控制器的控制作用使康复机器人的跟踪误差达到渐进稳定，仿真结果充分的验证了在执行器失效的情况下，证明了使用本文设计的控制器可以使全方位康复移动机器人对预设轨迹实行稳定跟踪。关键词：康复训练机器人，轨迹跟踪，执行器故障，容错控制，控制律IAbstractNowadays,therearemoreandmorephysicalinjuryproblem.Surgerydrugtreatmentisnottheonlyway.Withthedevelopmen

7、tofmedicinescience,omni-directionalrehabilitativetrainingrobothasbeenusedforlowerlimbrehabilitationtrainingasthenewmedicalservicerobot.However,therearesomeproblemsinactualuseoftherehabilitativetrainingrobot.Infact,duetolackofmotordrivingforceandactuatorcomponentsaging,

8、thewalkercannottracethedesignatedroutebecauseofthedisturbance.Therefore,thesafetyproblemofthewalkerneedstobesolved.In