基于分数阶阻抗控制的7自由度机器人辅助主动康复训练方法

末端牵引式的康复机器人在被动训练方面有较好效果,但其主动训练方式还不成熟,且传统的末端牵引式康复机器人自由度较少,在训练空间轨迹上有一定局限,难以模仿康复医师的训练。本文采用S-R-S(球副-转动副-球副)结构的7自由度拟人机器人作为末端康复训练设备,有效提高康复系统的空间运动能力;针对冗余机器人逆解问题,设计了肘部自运动约束的逆运动学解法;通过引入基于位置的分数阶阻抗控制,将人机交互的反馈力偏差转化为位置偏差同时提高系统跟随响应的能力。实验结果表明相较于整数阶阻抗控制器,分数阶阻抗控制器可减少机器人的冲击调节时间34.5%,有效提高人机接触稳定性。康复训练实验表明所提康复训练方法可帮助患者逐渐按照既定轨迹逐渐提高运动能力,轨迹偏差结果能更真实反应患者的康复情况,有利于准确进行康复效果评估。