临床应用表明减重步行训练是一种非常有效的下肢运动功能康复治疗方法,但其存在的理疗师工作量大、训练效率低等问题限制了其临床应用。因此,机器人辅助减重步行训练成为近年来的研究前沿和热点。作者在国家科技支撑计划(2006BAI22B03)和国家自然科学基金(50575122)的支持下,在本课题组研制的原理样机基础上研制了减重步行训练机器人实验样机,并进行了性能测试和初步的应用实验。本文主要进行了如下工作:1.研制了减重步行训练机器人实验样机机械系统。实验样机的外骨骼机械腿关节采用伺服电机经谐波减速器直接驱动的方式,随动支撑机构采用竖直升降方案,克服了同类产品不能反向驱动和重心前后方向有波动的缺陷,对患者的个体差异适应性更强。2.研究了步态轨迹规划、运动控制算法等关键技术。基于给定的参考轨迹,提出了参数化建模的轨迹规划方法,可以自动生成不同步幅、步频的运动轨迹,使得实验样机可以根据患者的个体差异和康复进程,进行相应的设置。同时研究了位置和混合控制算法,以及双腿协调控制方法等关键技术,为实验样机控制系统提供了理论支撑。3.研制了减重步行训练机器人实验样机控制系统。控制系统能实现由人腿带动机械腿进行主动步行训练,以及由机械腿带动人腿进行被动步行训练的两种模式,并且能够实时显示训练参数以及设备状态。控制系统设置了三重安全保护措施,以保证患者和系统的安全。4.对减重步行训练机器人样机进行了实验研究,包括系统性能测试以及两例健康人和一例截瘫患者的步行训练实验,结果表明该实验样机各项功能均已经达到了设计的要求。