Design and Control of a Pneumatic Artificial Muscle Actuated Exoskeleton Robot for Upper Limb Rehabilitation

面向上肢康复与辅助运动，研制了一款基于气动人工肌肉(PAM)驱动的上肢康复外骨骼机器人。与纯刚性驱动不同，该外骨骼机器人使用PAM与刚性连杆，同时实现了柔顺驱动与高精度运动，有助于降低在康复过程中对用户造成二次伤害的概率。在结构设计上，该外骨骼采用直驱和绳驱相结合的方式，实现了肩肘关节运动的三个自由度。该外骨骼结构紧凑，可以满足可穿戴的要求。完成了该外骨骼的运动学建模，并基于PAM的三元素模型和拉格朗日方法完成了动力学建模。针对PAM的迟滞非线性，将直接逆模型法与自适应投影算法相结合，实现了无须离线建模与求逆的自适应迟滞补偿。最后，通过迟滞补偿实验与抗干扰实验完成了原理性验证。实验表明，研制的外骨骼兼具柔顺性和高运动精度，可以满足上肢康复与辅助运动的需求。