速度场与意图角双重变导纳主动康复训练策略研究

作     者：李辽远 韩建海 李向攀 郭冰菁 杜敢琴 王新杰 LI Liaoyuan;HAN Jianhai;LI Xiangpan;GUO Bingjing;DU Ganqin;WANG Xinjie

作者机构：河南科技大学机电工程学院河南洛阳471003 机器人及智能系统河南省重点实验室河南洛阳471003 机械装备先进制造河南省协同创新中心河南洛阳471003 河南科技大学第一附属医院河南洛阳471003 郑州轻工业大学机电工程学院郑州450002 

基　　金：河南省科技攻关资助项目(212102310890 212102310249) 

出 版 物：《西安交通大学学报》 (Journal of Xi'an Jiaotong University)

年 卷 期：2023年第57卷第7期

页      码：9-19页

摘      要：针对主动康复训练中出现训练懈怠、控制器和训练表现表征指标复杂、训练任务不能动态调整的问题,提出基于速度场与意图角的双重变导纳控制策略。在期望轨迹周围设计速度场后基于双曲正切函数将患者主动力映射到导纳参数中,设计变导纳控制器。只有患者施加主动力时,导纳控制才能输出机器人运动的驱动力,迫使患者主动参与。将末端交互力矢量与速度矢量的夹角定义为意图角,利用位于[0,π/2)内意图角出现的时间在单次训练时间中的占比γ表征患者的主动控制能力。训练中,根据上一轮的γ来修改导纳参数的上限值,从而改变训练任务的难易程度。在控制策略下进行了6轮训练,结果表明:提出的主动训练策略能够在患者施加主动力的情况下实现三维轨迹允许误差范围内的无时序跟踪训练;根据设计的表征指标,导纳参数可以从1100变为1200再变到1100,单轮的训练时间从45.6 s变为31.82 s再变回46.9 s,期间患者输出的主动力总和从892.2 N变为694.4 N再变到1014 N。训练策略可以根据表征指标来判断患者的主动训练能力并调整训练任务,可用于主动康复训练。

主 题 词：上肢康复 速度场 意图角 变导纳 主动训练 

学科分类：080202[080202] 08[工学] 0804[工学-材料学] 0802[工学-机械学] 0811[工学-水利类] 

核心收录：

D　O　I：10.7652/xjtuxb202307002

馆 藏 号：203123097...