在脑卒中发生的过程中,大脑部分区域无法正常供血,这导致了某一部位的脑组织损失,从而引起偏瘫等运动功能障碍。康复机器人技术和虚拟现实技术的结合为患者提供了新的康复训练的手段,通过视觉反馈和重复性步态训练的双路径加快大脑运动功能区域的重建,从而达到更好的康复效果。实验室里的Flexbot下肢康复机器人仍然存在一些不足之处,比如康复模式单一、虚拟人物与下肢康复机器人运动不协同等。针对这些问题,本课题设计并实现了一种多步态协同康复模式。主要工作内容可以分为:数据仿真平台的搭建与验证、三种步态模式运动功能的实现以及虚拟人物与康复机器人运动协同的实现。数据仿真平台的搭建与验证可以分为两个部分。第一是步态数据的采集与处理部分,通过惯性传感器采集多组不同步态的下肢髋关节、膝关节、踝关节的运动数据,对其进行滤波处理和曲线拟合。第二是仿真平台的搭建部分,通过MATLAB的SimMechanics仿真模块搭建仿人机器人的运动模型,输入采集的运动信息,对多种步态的运动数据验证。本课题中使用的Flexbot下肢康复机器人系统驱动电机是安川伺服电机架构,针对三种步态模式运动的特点,设计安川电机运转的梯形图程序。基于Visual Studio设计下肢康复机器人的控制软件,从而实现三种康复运动模式。虚拟人物与康复机器人的运动协同部分,其中虚拟现实场景主要是通过Unity3D软件进行设计。下肢康复机器人在对患者进行步态康复训练的同时,通过串口传输的方式将实时的下肢康复机器人髋关节、膝关节以及踝关节的实时角度发送到上位机程序,上位机程序根据收到的各个关节的角度信息实现对虚拟人物的实时驱动。虚拟人物还能够通过反馈做出相应的运动来达到沉浸式训练的效果,从而形成对患者的视觉反馈,起到更优秀的康复效果。最终,经过测试,下肢康复机器人三种步态运动模式实际角度与输入角度最大误差值不超过1.5°,虚拟人物与下肢康复机器人的延时在170ms左右,基本实现了本研究的预定目标。