MATLAB上肢康复机械臂的鲁棒控制仿真研究

本文主要探讨了基于MATLAB平台上的上肢康复机械臂（RUPERT）的鲁棒控制研究。作者团队，包括来自电子科技大学自动化工程学院的刘珊、华中科技大学控制科学与工程系的何际平和美国亚利桑那州立大学生物工程系的Sivakumar Balasubramanian，共同合作，针对上肢康复机械臂这一特殊应用领域进行了深入研究。 首先，他们构建了被控对象——上肢康复机械臂的人体手臂的数学模型，这是实现鲁棒控制的基础。鲁棒控制理论在此研究中扮演关键角色，旨在设计出能在存在不确定性和扰动因素时仍能维持稳定性能的控制器。这种特性对于上肢康复机械臂尤其重要，因为其目标是帮助上肢偏瘫患者进行康复训练，激发患者主动参与，提高治疗效果。 在MATLAB/Simulink环境中，研究人员利用simMechanics模块建立了详细的仿真模型，这使得他们能够模拟和分析实际操作中的各种动态情况，包括机械臂的运动学和动力学特性。通过仿真，他们验证了所设计的鲁棒控制器在不同损伤程度的患者使用场景下的表现，即使存在信号传输时延，也能保持良好的响应速度和位置控制精度。 此外，交互式控制也被融入到了控制器的设计中，这意味着控制器不仅考虑了机械臂本身的运动，还考虑了患者的身体反馈，使得康复过程更具个性化和针对性。这种交互式的控制方式有助于增强患者的参与度，并促进他们自主运动能力的恢复。 总结关键词，本文的核心内容围绕“鲁棒控制”、“康复机械臂”、“位置控制”和“交互式控制”展开，旨在通过MATLAB工具箱提供一种有效的解决方案，以支持上肢偏瘫患者的康复治疗。整个研究的结果表明，该鲁棒控制系统具有很高的实用性和适应性，能够有效应对康复过程中可能遇到的各种挑战。这对于提升康复效果和改善患者生活质量具有重要意义。