一种基于肌电信号的自适应人机交互控制方法

张 弼 姚 杰 赵新刚谈晓伟

(1.中国科学院沈阳自动化研究所机器人学国家重点实验室，辽宁沈阳 110016;2.中国科学院机器人与智能制造创新研究院，辽宁沈阳 110169;3.中国科学院大学，北京 100049)

1 引言

踝关节作为人体负重最多的关节之一，在人体正常行走时起到保持平衡、提供前进力的重要作用[1].对于罹患踝关节运动障碍的脑卒中患者而言，其踝关节长期处于足下垂的状态，如果不能及时接受康复治疗，可能会导致肌肉的僵硬萎缩，进而造成不可逆的损伤.通过系统性的康复训练，可以帮助患者增强肌肉力、提高关节的灵活性，进而使患者逐渐提高对踝关节的控制能力、逐渐恢复踝关节的运动能力[2].

踝关节康复机器人系统，可以适用于不同病情患者的差异需求，为患者提供更加及时有效的康复治疗，同时减轻康复医师的工作负担[3].在康复训练人机交互控制领域，很多研究工作采用力矩传感器作为感知元件，从而实现基本的人机交互功能.机器人关节通常以电机作为动力源，通过减速装置传动、获得较高的转矩后，直接与关节连杆相连.这种刚性连接大幅增加了机器人自身的机械阻抗，从而提高其完成任务的快速性和精确性.对于踝关节康复机器人，在工作过程中要与人发生接触或碰撞.因此，人机交互控制要确保机器人具有柔顺性.当人与机器人接触或发生碰撞与冲击时能有一定的顺应与缓冲时间，从而使得人机交互时可以……