[00123253]基于生机电一体化助力康复机器人控制系统开发

本项目开展了生机电一体化的助力康复控制系统研究,根据合同约定内容,开展了助力康复控制系统的研究。项目在研期间共申请了相关发明专利9项和实用新型专利5项,在项目的资助下共发表SCI论文14篇,EI论文21篇。 本项目实施过程中完成了对生理肌电信号的采集、分析,结合人机交互反馈实现对助力康复机器人系统的控制,达到生机电一体化的目的,实现生理肌电信号在助力康复中的应用。 项目在研期间,主要针对以下方面进行了研究： 在表面肌电信号处理方面,建立了人体三维阻抗信息测量系统,实时测量人体刚度,并传递给康复机器人,实现实时调整,极大的提高了机器人位置控制效果。在肌电信号处理方面,采用高通滤波消除肌肉疲劳影响的技术,结合多层Boosting 算法,显著提高了肌电信号模式识别准确率;并提出通过AM-FM 提取算法得肌电信号的幅值包络,再根据包络曲线计算肌电信号的幅值增量,进而利用幅值增量完成刚度增量的在线估计方案。利用3D打印技术,设计了人机耦合接口装置,融合了力、肌电、运动等多模态信息,实现了人机自然、友好高效的交互,能有效的保证人的安全;建立了触觉反馈机制,有效的提升康复医生-康复机器人-康复病人交互的透明性和信息交互的准确性。结合人体刚度和触觉反馈控制,开发了基于肌电信号的仿人控制方法,能够在不同的任务情况下对康复机器人进行控制性能研究,极大的提高了康复系统的稳定性和普适性。同时建立了康复系统的人机技能传递机制,康复医生通过对康复机器人进行远程示教,机器人实现仿人控制和自适应阻抗学习。 项目在研期间,充分结合生物信息学和现代多种控制理论与控制技术,开展了多项科学与应用研究,如机器人遥操作中可减少震颤的个体化的变增益控制、结合神经网络理论和波变技术的控制方法、机器系统轨迹精确跟踪及保证全局稳定的神经网络控制研究等,这些研究的开展为助力康复系统中的人机交互及其它领域都提供了直接的参考意义。