一种用于基于末端执行器的机器人康复平台的新型无缝磁驱动机构

康复机器人持续面临重大挑战，特别是在实现上肢运动训练的平滑、安全和直观的人机交互方面。许多现有系统依赖复杂的机械设计、直接物理接触和多个传感器，这不仅增加了成本，也降低了可及性。此外，实现无缝的重量补偿和精确的运动跟踪仍然是一项高度复杂的任务。为克服这些障碍，我们开发了一种用于末端执行器机器人康复的新型磁驱动机构。这种创新方法实现了平滑的非接触力传递，显著提高了上肢训练期间患者的安全性和舒适性。为确保一致性能，我们集成了扩展卡尔曼滤波器（EKF）和控制器进行实时位置跟踪，使系统即使在传感器故障或失效时也能保持高精度或恢复。在一项有12名参与者的用户研究中，75%的人对系统的平滑性给予高度评价，66.7%的人称赞其安全性和有效的重量补偿。EKF表现出精确的跟踪性能，均方根误差（RMSE）值保持在可接受范围内（小于2厘米）。通过将磁驱动与先进闭环控制算法相结合，该系统标志着上肢康复机器人领域的重大进步。