外骨骼式上肢康复机器人力辅助控制

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1、万方数据第30卷第2期2009年2月哈尔滨工程大学学报JournalofHarbinEngineeringUniversityV01．30№．2Feb．2009外骨骼式上肢康复机器人力辅助控制李庆玲，叶腾茂，杜志江，孙立宁，王东岩(哈尔滨工业大学机器人技术与系统国家重点实验室，黑龙江哈尔滨150001)摘要：针对由脑中风引起的偏瘫患者，提出了一种新型的5DOF外骨骼式上肢康复机器人．为激励患者肢体的主动运动意识，促进患肢康复，提出了机器人辅助运动模式．上肢复合运动力辅助控制通过实时获取各关节力矩信号来判断人体

2、上肢的运动意图所产生的作用力方向与大小．为实时跟随患者上肢运动意图，利用比例控制器对肢体末端运动速度进行控制，从而驱动各关节完成运动．实验结果表明该方法较好地实现了患者肢体空间复合运动的实时力辅助．关键词：上肢康复机器人；力辅助；患者意图；比例控制器中图分类号：TP24文献标识码：A文章编号：1006-7034(2009)02-0166-06ControlledassistancebyanexoskeletalrehabilitationrobotforupperlimbsLIQing—ling，YETeng

3、—mao，DUZhi-jiang，SUNLi—ning，WANGDong—yan(StateKeyLaboratoryofRoboticsandSystems，HarbinInstituteofTechnology，Harbin150001，China)Abstract：Anovel5DOFexoskeletalupper-limbrehabilitationrobotwasimplementedforhemiplegiacausedbyastroke．Toinspirealertnessduringacti

4、veexerciseandtopromoterehabilitationofanimpairedarnl，acontrolmeth-odWfl8developedforassistedactionduringcomplexmotionofupperlimbs．Torquesignalsforeachjointwereac—quiredinrealtimetoestimatethemagnitudeandtheorientationofactioncausedbyconsciousmovement．Tofoll

5、owtheintentionofhemiplegicpatient"smovement，aproportionalcontrollerWasusedtocontrolterminalvelocitytomatchmotion．Experimentalresultsshowthatthemethodpresentedeffectivelyassistspatients7complexarnlmove—mentsinrealtime．Keywords：rehabilitationrobotforupperlimb

6、s；assistant；intentionofpatients；proportioncontroller近年来，随着脑血管病发病率的增长，随之产生的中风偏瘫后遗症为患者、家庭及社会带来了沉重的负担．相关学科的学者们针对偏瘫患者的临床治疗和康复进行着不断地研究，逐渐改进康复方法和提高康复效果1卜3J．在对康复方法与康复设备的研究发展过程中，机电仪一体化技术与临床康复医学的结合为其开辟了新的途径，弥补了当前临床方法的诸多不足．机器人能够较容易的针对不同患者提供不同强度的训练，将治疗师从繁重、反复的训练任务中解脱出

7、来更加专注于治疗方案的制定与改进．收稿日期：2007—11-29．基金项目：国家自然科学基会资助项目(60505016)；长江学者创新团队汁划资助项目(IR71'0423)；黑龙江省科技攻关资助项目(GB04A502-2)；哈尔滨市基金资助项目(2004AFQXJ01)．作者简介：李庆玲(1979．)，女，博士研究隹，E．mail：doudouhit@163．eom；孙立宁(1964-)，男，教授，博士生导师．打破了同一时间医患之间一对一的局限，提高了康复训练的效率并保证了动作训练的强度．众所周知，临床康复医

8、师的康复手法多为徒手或利用辅助器具引导病人完成连续性的被动运动，或施予适当的阻力或助力来引导患者动作，因此医师的主观意识、体力及心情等因素在该训练过程中起到了主导作用，而忽略了训练主体一被治疗者的自身运动意图，加之患者病发后引起的语言及认知功能的损伤，削弱了医患间的交互作用．而另一方面，脑卒中后患者的主动运动有助于改善脑部血流状况，使大脑皮质传递神经冲动，可兴奋病变大脑，对于增加关节活动范围，改善肢