iLeg康复机器人：概念验证与主动训练性能评估

本文探讨了iLeg，一种专为偏瘫或截瘫患者下肢康复设计的概念验证机器人系统。iLeg由一个舒适的斜躺座椅和两个具备三个自由度（髋关节、膝关节和踝关节）的腿部矫形器构成，旨在通过智能化的训练手段帮助患者恢复下肢功能。核心控制器包括被动训练控制器和主动训练控制器。 被动训练控制器采用比例积分控制（Proportional-Integral Control, PI 控制），有效地解决轨迹跟踪问题。这种控制器确保了矫形器能够准确地按照预设的运动路径进行运动，研究结果显示，对于髋关节、膝关节和踝关节的跟踪误差分别仅有0.45%、0.44%和0.27%，显示了其高精度的性能。 主动训练部分则是文章的重点，它引入了两种简化阻抗控制器：阻尼型速度控制器和弹簧型位置控制器。阻尼型速度控制器通过模拟阻力，提供稳定的运动反馈，有助于增强肌肉力量和协调性；而弹簧型位置控制器则模拟弹性的位移反馈，帮助患者更好地理解肢体位置。这两种控制器共同作用，使得iLeg能够根据表面肌电图（Electromyography, EMG）信号实时调整，实现更具交互性和个性化的目标导向训练。 感知器神经网络在该系统中扮演了关键角色，它负责检测和解析运动意图，将用户的意愿转化为机器人的操作指令。通过与一名健康强壮的测试者进行实验，结果显示主动训练控制器在6.67 Hz的循环频率下，能够平稳驱动腿部矫形器，且感知器神经网络的识别误差平均小于5%，这表明了系统的高效性和可靠性。 iLeg康复机器人不仅展示了先进的机械结构，还融合了智能控制策略和生物信号处理技术，为下肢康复提供了创新且精准的解决方案，对于改善偏瘫或截瘫患者的康复效果具有显著潜力。