71、康复机器人设计与运动规划及阻抗控制策略研究

康复机器人设计与运动规划及阻抗控制策略研究

1. 康复机器人设计与运动规划

康复机器人旨在帮助患者实现拟人化协调步态训练，以下将详细介绍其设计与运动规划相关内容。

1.1 正逆运动学模型与尺寸参数确定

• 正逆运动学模型 ：单侧 PAWU 采用单驱动双输出结构，通过运动学分析方法建立了 PAWU 的正逆运动学模型。正运动学可根据驱动轴的运动求解 LLWACR 的位置，逆运动学则是已知 LLWACR 的运动规律求解驱动轴的运动规律。
  • 正运动学中，有如下解：
    [
    \begin{cases}
    \dot{\theta_2} = \frac{2k + em\sqrt{(e^2 + k^2 - m^2)}}{(e^2 + k^2) \cdot t}\
    \dot{x_B} = -L_9 \cdot \dot{\theta_2} \cdot t\
    \dot{y_B} = -L_9 \cdot \dot{\theta_2} \cdot \frac{-mk + e\sqrt{(k^2 + e^2 - m^2)}}{e^2 + k^2}
    \end{cases}
    ]
    其中，(t = \sqrt{1 - (\frac{2km - e \times \sqrt{e^2 + k^2 - m^2}}{e^2 + k^2})^2})。
  • 逆运动学中，根据已知的 (\theta_2) 可推导出 PAWU 驱动轴的旋转角度 (\theta_1) 为：
    (\theta_1 = \cos^{-1}\left(\frac{L_