上肢康复机器人自适应阻抗交互控制策略

来源：电子测量技术杂志2025年第21期北京时间：

作者：隋修武，刘阳，刘金雨，付世雄，王涛

单位：1.天津工业大学机械工程学院 天津 300387; 2.天津市现代机电装备技术重点实验室 天津 300387

摘要：针对传统上肢康复机器人因阻抗参数固定化、动态干扰补偿不足导致的人机交互柔顺性差等问题，提出一种基于阻抗模型的上肢康复机器人交互控制策略。首先，针对系统模型参数以及外界干扰等不确定性因素，设计了自适应鲁棒控制，用以补偿系统的不确定性。其次，针对传统固定阻抗参数导致人机交互柔顺性不足的问题，设计了自适应阻抗参数调节器，将患者发力水平、机器人运动状态与阻抗参数建立联系，实现阻抗参数的动态调节。轨迹跟踪仿真实验结果表明，在动态干扰环境下，相较于传统PD控制，自适应鲁棒控制的肩关节和肘关节轨迹跟踪NRMSD分别降低35.20%和63.31%。主动柔顺仿真实验表明，系统可以依据患者发力水平实时调整训练轨迹并对其进行跟踪，基于自适应鲁棒补偿的变阻抗控制方案较基于PD控制的变阻抗控制，其肩关节和肘关节NRMSD分别降低70.79%和54.53%，这表明所提控制方案的上肢康复机器人不仅具备柔顺性，还具有更强的鲁棒性，能够满足患者康复训练的需求。

关键词：上肢康复机器人;阻抗控制;自适应鲁棒补偿器;柔顺性