康复训练患肢动力学模型参数辨识算法的研究.pdf

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1、·108·工业仪表与自动化装置2012年第1期康复训练患肢动力学模型参数辨识算法的研究琚海，郭晓波(1．安阳市质量技术监督检验测试中心；2．安阳X-．学院计算机科学与信息工程学院，河南安阳455000)摘要：康复训练患者的病情千差万别，不同的患者有不同质量的患肢和不同的肌张力甚至可能发生肌肉痉挛，这些都将严重影响康复训练机器人系统的稳定性、可操作性以及从手运动的平滑性，降低了康复训练效率。为了解决这些问题，根据患肢训练时力和位置等信息反馈，提出一种用解超定方程组的方法在线辨识患肢的动力学参数，实现了患肢动力学模型的在线辨识。仿真结果证明该方法辨识患肢动力学参

2、数效果良好，并且在一定的噪声范围内具有较强的鲁棒性，可以用于康复训练机器人的患肢动力学参数辨识，为实际康复训练机器人系统的实时控制提供了较为准确的依据。关键词：康复训练机器人；患肢；参数辨识；超定方程中图分类号：TP242文献标志码：A文章编号：1000—0682(2012)01—0108—05AstudyonkineticsmodelparameteridentificationalgorithmforrehabilitationtraininglimbJUHai，GUOXiaobo(1．AnyangQualitySupervisionandInspect

3、ionCenter；2．DepartmentofComputerScienceandTechnology，AnyangInstituteofTechnology，HenanAnyang455000，China)Abstract：Becauserehabilitantshavevariouscharacteristics，theirlimb’Smassandstrengtharedif-ferent，andthemusclespasmmayhappenduringtherehabilitationtraining．Alltheseaffecttherehabi

4、li—tationtrainingrobotsystem’Sstabilityandoperabilityaswellasthesmoothnessoftheslave’Smovement，thustherehabilitationtrainingeficiencyislowered．Tosolvetheseproblems，anewkineticsparameteri—dentificationalgorithmwaspresentedbysolvingover-determinedequations，accordingtothetraininglimb’

5、Sforceandpositioninformation．Thesimulationresultshaveproventheeffectivenessofthemethodsanditsrobustnessundercertainnoisecircumstances．Byusingthisparameteridentificationalgorithm，re-liableinformationcanbeprovidedforrehabilitationtrainingrobotsystem．Keywords：rehabilitationtrainingrob

6、ot；damagedlimbs；parameteridentification；overdeterminede—quation痉挛，这些都将影响系统的稳定性、可操作性以及从0引言手运动的平滑性，大大降低了康复训练效率。康复训练机器人¨I2不但有助于解决康复训练带有参数辨识的远程康复训练机器人系统传统方法迫切需要解决的问题，而且能够帮助康复的构成如图1所示。它由患肢、从手、参数辨识模医师制定出更加客观的康复评价指标J，从而为更块、通讯环节、主手和康复医师组成。图中，，加深入了解中枢神经康复规律提供了可能。在康复和分别表示康复医师的位置命令、主手位置、训练机器人

7、系统中，康复医师通过从手跟踪主手经通讯环节后的位置命令和从手的位置；，和位置完成相应的康复训练，通过力的反馈使康复医分别表示从手与患肢的相互作用力、经通讯环节后师获得患者病情。但是，患者的病情千差万别，各不的力反馈信息和康复医师感受到主手的力；和．相同质量的患肢、不同的肌张力以及可能发生肌肉分别为患肢的位置和患者对从手的作用力。在康复训练过程中，康复医师位置指令通过主手模块和通收稿日期：2011—08—24作者简介：琚海(1973)，男，河南安阳人，工程师，主要从事机电讯环节模块发送给从手，同时，参数辨识模块利用患产品的测试工作。肢与从手的交互信息在线辨识患

8、肢动力学参数，并2012年第1期工业仪表与自动化装置