机械工程学报

作者：秦岩丁, 范迦得, 张浩琦, 田孟强, 韩建达

单位：1. 南开大学人工智能学院 天津 300350;2. 南开大学深圳研究院 深圳 518083;3. 天津市人民医院关节与运动医学科 天津 300121

关键词：气动人工肌肉,上肢外骨骼,康复机器人,迟滞补偿；

基金：天津市自然科学基金(21JCZDJC00090)和国家自然科学基金(U1913208)资助项目。

面向上肢康复与辅助运动，研制了一款基于气动人工肌肉(PAM)驱动的上肢康复外骨骼机器人。与纯刚性驱动不同，该外骨骼机器人使用PAM与刚性连杆，同时实现了柔顺驱动与高精度运动，有助于降低在康复过程中对用户造成二次伤害的概率。在结构设计上，该外骨骼采用直驱和绳驱相结合的方式，实现了肩肘关节运动的三个自由度。该外骨骼结构紧凑，可以满足可穿戴的要求。完成了该外骨骼的运动学建模，并基于PAM的三元素模型和拉格朗日方法完成了动力学建模。针对PAM的迟滞非线性，将直接逆模型法与自适应投影算法相结合，实现了无须离线建模与求逆的自适应迟滞补偿。最后，通过迟滞补偿实验与抗干扰实验完成了原理性验证。实验表明，研制的外骨骼兼具柔顺性和高运动精度，可以满足上肢康复与辅助运动的需求。

来源：2025年第3期

《机械工程学报》期刊编辑部

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