基于阻抗控制与扰动观察器的机器人辅助康复的 teleoperation 系统

物理运动治疗是康复的关键方法，旨在恢复因神经疾病或意外导致的运动功能障碍患者的 mobility。这种治疗通常具有患者定制化、重复性强且耗人力的特点。传统方法需要治疗师与患者协作进行重复的体力训练，这种做法在应对这些特征时会非常吃力。机器人辅助康复的概念得到了广泛热潮，这是一种利用机器人系统辅助治疗师的做法。然而，构建此类系统面临着诸多挑战，如多样化的任务需求、动态模型的不确定性以及安全问题。为了解决这些问题，本文提出了一个用于康复的双向 teleoperation 系统。该系统的控制方案设计为阻抗控制与扰动观察器集成框架，其中前者可以在无需力传感器的情况下确保人机交互的顺应性，而后者则在仅有大致确定的动态模型可用时进行动态不确定性补偿。此外，该方案允许在跟踪任务和物理人机互动 (pHRI) 之间自由切换。所提出的系统能够执行各种预定义的轨迹，并根据不同需求进行调整。此外，系统能够捕获治疗师的演示，并以所需的次数重复播放。本文对该 teleoperation 系统的有效性进行了实验评估并进行了展示。