基于动态移动窗口的主动辅助控制技术用于辅助康复中上肢外骨骼的轨迹跟踪 Yuseop Sim, Jaehwan Kong, Seong-Sig Choi, Hak Yi

《Sensors》：Active-Assistive Control Based on Dynamic Moving Window for Trajectory Tracking of an Upper Limb Exoskeleton in Assisted Rehabilitation Yuseop Sim, Jaehwan Kong, Seong-Sig Choi and Hak Yi

康复机器人主动辅助控制器研究 摘要：针对现有康复机器人控制器路径固定、互动性差的局限，提出融合虚拟隧道力生成机制与动态滑动窗口技术的主动辅助模式。系统通过实时调整虚拟隧道边界，在保证安全范围内实现患者自主运动，同时降低峰值扭矩（肘部14.75→13.43 Nm，手腕4.14→2.48 Nm），提升康复训练的自愿参与度。实验验证了30名健康受试者对ADL轨迹跟踪的有效性。

　　

摘要

康复机器人面临着将工程设计与患者特定需求相匹配的挑战。现有的大多数康复机器人控制器通常将运动限制在固定路径上，或者仅提供被动引导，这限制了用户的参与度和适应性。本研究提出了一种新型的主动辅助模式控制器，该控制器结合了基于虚拟隧道的力生成机制和动态移动窗口技术，用于跟踪日常生活（ADL）轨迹。与传统阻抗控制器不同，所提出的方法能够实时动态调整虚拟隧道，在安全操作范围内允许上肢自主运动，同时防止过度偏差。该系统被应用于一种可穿戴的两自由度（DOF）上肢外骨骼上，该外骨骼配备了驱动装置和集成传感器单元。实验结果表明，减小引导力（???????）后，跟踪误差从1 °（在100%的情况下）降低到了???????（在30%的情况下），表明患者的自主运动能力得到了提升。执行器的峰值扭矩相应地从14.75 Nm（肘部）降低到了13.43 Nm，从4.14 Nm（手腕）降低到了2.48 Nm，这证实了控制器能够根据用户用力情况调节机器人辅助程度。对30名健康参与者的测试证明了沿预定义ADL轨迹进行引导的有效性，验证了该控制器在以患者为中心的康复中的潜力。