5、中风患者下肢康复外骨骼的控制研究

中风患者下肢康复外骨骼的控制研究

1 引言

中风患者上下肢残疾是一个复杂的根本问题，严重影响了他们的生活质量。在老年群体中，中风是仅次于癌症和心脏病的第三大死亡原因，还可能导致各种形式的瘫痪和永久性残疾。因此，中风患者的康复是日常生活中的关键问题。由于中风、衰老、工伤等原因，需要康复治疗的人数不断增加，这些情况常导致脊髓和中枢神经系统的永久性损伤，可能使患者失去上下肢的运动功能。

为了改善中风患者的下肢运动能力，传统的手动治疗方法是一种有效的途径，但这种方法依赖物理治疗师，他们需要专注于患者的功能任务康复和肌肉强化训练，这使得治疗师在协助患者进行日常康复训练时容易疲惫。

如今，下肢康复外骨骼（LLRE）被认为是增强中风患者运动能力的合适方法。近年来，已经设计出了各种类型的 LLRE 设备，如 LOKMAT、BLEEX 和 ALEX。为了准确有效地跟踪人类步态轨迹，研究人员在构建高效的动态模型和实施合适的控制方法方面做了大量工作。

LLRE 的轨迹跟踪控制问题受到了越来越多的关注，为此提出了多种控制策略，包括自适应控制、L1 自适应控制、阻抗控制、模糊控制和滑模控制等。其中，计算扭矩控制（CTC）策略在机器人和下肢康复外骨骼设备的建模与控制领域受到了研究人员的广泛关注。

CTC 策略的理论基础是消除机器人设备连杆之间的耦合效应，将非线性系统转换为线性系统。然而，由于下肢康复外骨骼在实时运动中存在外部干扰和参数变化，准确建立 LLRE 系统的数学动态模型是一个复杂的问题。因此，对经典 CTC 进行有效的配置和改进，对于在存在外部扰动和参数不确定性的情况下控制 LLRE 至关重要。

大多数研究主要对 LLRE 在自由运动（即不