22、上肢康复外骨骼技术：现状、挑战与未来展望

上肢康复外骨骼技术：现状、挑战与未来展望

1. 机器人控制方法概述

在机器人控制领域，基于经典回归矩阵的控制器是一种常见的控制方式。这类控制器假定机器人在一组物理参数上是线性的，并试图找到一种控制律，以确保该线性系统仅在其工作点附近保持稳定。然而，实际的机械臂具有高度的非线性特性。因此，即使存在微小的干扰，这种自适应律的集成也可能影响系统的稳定性。

1.1 自适应视觉或基于图像的跟踪控制

为了应对机器人运动学和动力学的不确定性，自适应视觉或基于图像的跟踪控制应运而生。这种控制方法具有较强的鲁棒性，能够有效处理建模和校准误差。然而，这些控制器主要关注非线性变换函数或图像雅可比矩阵中的不确定性，却忽略了不确定的运动学和动力学效应。此外，在存在运动学、动力学不确定性以及视觉系统（相机）参数不确定性的情况下，针对视觉跟踪控制的稳定性分析较少。

2. 上肢康复外骨骼的发展现状

过去二十年来，为了帮助上肢残疾人士进行康复治疗，研究人员开发了众多外骨骼设备，并不断努力改进其硬件设计和控制方法。

2.1 硬件设计发展

硬件设计的发展主要集中在提高人机交互（HEI）、确保外骨骼的安全性和舒适性等方面。研究人员在设计外骨骼时，会从多个方面进行考虑，具体如下表所示：
|评估维度|具体要求|
| ---- | ---- |
|安全性|保障使用者在使用过程中不会受到伤害|
|佩戴舒适性|减少外骨骼对使用者身体的压迫和不适感|
|关节对齐|使外骨骼的关节与人体解剖关节正确对齐|
|驱动方式|选择合适的驱动装置，提供稳定的动力|
|动力传输机制|高效