基于神经网络辨识的遥康复系统变增益控制.pdf

郭晓波等：基于神经网络辨识的遥康复系统变增益控制 基于神经网络辨识的遥康复系统变增益控制! ! ! 郭晓波 宋爱国 翟 雁 （东南大学仪器科学工程学院 南京210096） ! （安阳工学院机械工程系 安阳455000 ） 摘 要 针对康复训练过程中患者肌肉痉挛会对力反馈遥操作系统稳定性和从机械手速 度平滑性产生较大影响的问题，提出了一种新的基于反向传播（ ）神经网络辨识的变增 BP 益控制方法。该方法通过BP 神经网络实时辨识患肢动力学参数的变化并进行自适应调 整控制增益，不仅消除了因患者肌肉痉挛带来的不稳定性，而且减少了其对系统运动平滑 性的影响，可提高康复训练效果和起到抑制患者痉挛状态的作用。分析和仿真试验结果 表明，该控制方法与传统的控制方法相比，可有效地抑制患者因肌肉痉挛带来的干扰并具 有较好的稳定性和平滑性。 关键词 遥康复，痉挛，平滑性，力反馈遥操作， 神经网络辨识，变增益 BP 目前仍不十分明确，一般认为与牵张反射增强的神 ［］ 0 引 言 经机制及软组织内在特性改变机制有关6 。其表现 主要包括肌张力升高、肌肉僵硬、肌肉抽搐等症状。 运动神经系统疾病后的积极康复训练可以使运 由于痉挛的主要外在表现是肢体运动阻力的增加， 动神经系统重塑，帮助患者恢复运动功能。康复训 ［］ 所以严重影响了患者康复治疗效果7 ，而且可能导 ［］ 练对大脑功能可塑性的促进作用已被世界公认 1 。 致系统不稳定从而造成训练损伤。 将机器人技术应用于康复领域，在不增加临床医疗 目前，国内外一些研究机构先后开始了康复训 人员负担和医疗成本基础上，可详细记录治疗数据， ［ ］ 练机器人的研究8-11 ，但都未考虑到肌肉痉挛对康 以提供患肢运动的反馈信息和康复评定参数，有助 复训练系统的不良影响。针对上述问题，本文提出 ［］ 于改善康复训练和提高康复率2 。遥康复机器人则 了一种新的基于神经网络辨识的变增益控制方法。 不仅能为偏远地区的残疾患者提供长期健康指导及 分析及仿真试验结果表明，该方法不仅消除了因肌 支持，而且可以促使患者更灵活、主动、积极地参与 肉痉挛对系统不稳定的影响，而且抑制了其对系统 康复治疗。I