多自由度并联康复机器人及其人机交互控制

世界卫生组织预测，到2050年，60岁以上老人将占世界总人口的五分之一。我国也即将进入深度老龄化社会，各类脑卒中、偏瘫、肢体残疾等运动障碍患者数量增多。通过人工或简单的医疗设备进行康复理疗，已经远远不能满足社会的康复需求，因此康复机器人技术应运而生并且成为机器人领域的研究热点。《“健康中国2030”规划纲要》《国民经济和社会发展第十四个五年规划和2035年远景目标纲要》《“十四五”机器人产业发展规划》等都将医疗康复设备列为重点内容之一。将机器人技术应用于康复医疗领域，不仅可以将康复医师从繁重的训练任务中解放出来，减轻医疗人员的负担，而且可以帮助患者进行更加科学有效的康复训练，使患者的运动机能得到更好的恢复。本书根据国内外多自由度康复机器人的*新发展模式，结合下肢踝关节辅助康复需求特点，力图从不同的角度全面介绍多自由度并联康复机器人及其人机交互控制方法的系统技术和工程应用。尽可能结合实际工程应用技术深入、全面、广泛地向读者介绍多自由度康复机器人的驱动、传感、构型、控制和应用技术。全书从介绍康复机器人技术现状开始，总体沿着多自由度并联康复机器人的机构组成和人机交互控制应用展开，阐述了康复机器人的驱动与传感技术、并联机构及刚性和柔性康复机器人实例、力反馈交互控制和柔顺控制、基于生物信号的人机交互接口、肌电自主控制和脑机协作控制等，*后讨论了并联康复机器人在下肢和脚踝辅助训练中的作用以及多自由度机器人的未来发展趋势。本书是在研究团队多年科研实践的基础上撰写的，共分9章，第1章至第3章由刘泉和孟伟撰写，第4章至第7章由艾青松和孟伟撰写，第8章和第9章由刘泉和陈昆撰写。全书由刘泉统稿，艾青松校对。在本书撰写过程中，马力、廖杨喆、阳俊等团队教师，左洁、刘艾明、朱承祥、张从胜、周蕾、张亚楠和徐图等同学协助搜集整理了部分资料，在此一并致谢。本书全面介绍了康复机器人的概念及其背景，深入探讨了面向下肢和脚踝康复的多自由度并联机器人理论基础和应用技术与系统，可以为该领域面向本科生、研究生的教学提供参考，也可作为相关企业工程技术人员的参考书。作者2022年5月

本书面向“健康中国”战略，总结了研究团队近年来在多自由度并联康复机器人及其人机交互控制方面的重要研究进展和成果，充分阐述了多自由度康复机器人的背景、驱动、构型、控制系统和应用技术，综合探讨了康复机器人的驱动与传感技术、并联机构及康复机器人实例、下肢康复机器人的力反馈交互控制和肌电自主控制、基于生物信号的人机交互接口，以及气动脚踝康复机器人的柔顺控制和脑机协作控制，*后讨论了康复机器人在柔性外骨骼结构、可穿戴传感设备和以患者为中心的控制策略方面的发展趋势。本书旨在为从事康复机器人科学和技术研究及产品开发的科技工作者、老师和学生提供有益的参考，可作为高职高专机械电子信息及相关专业基础课程的教材，也可供工程技术人员参考。