肘关节的运动在日常生活中发挥了较大作用,对肘关节有运动障碍的患者进行康复训练非常关键。外骨骼康复机器人因其康复效果好、成本低廉的特点最近得到了社会的关注和认可。本课题从结构设计和康复策略出发,进行了基于肌电信号变阻抗控制的肘关节康复外骨骼的系统研究。课题研究内容主要包括肘关节外骨骼机器人的结构设计,s EMG-人体阻抗建模研究,主被动康复控制策略以及相应的仿真实验。通过人体肘关节的解剖学、生物力学和临床案例分析,明确了肘关节康复外骨骼的设计要求。考虑人机耦合状态,设计了三自由度外骨骼的结构和传动方式。其中,针对人机轴线错位问题设计了错位补偿机构,补偿了轴线错位和轴线偏斜的问题,保证外骨骼轻便易穿戴、尺寸可调且传动柔顺,完成了样机研制。完成了基于肌电信号的人体阻抗建模研究。建立上肢的参考肌肉激活模型、肌肉收缩模型和简化的肌肉骨骼模型,搭建测量s EMG信号、关节角度、力矩多源信息的实验平台,设计测量实验提取了肘关节刚度信息。通过刚度信息进行了肌肉骨骼模型的刚度趋势参数辨识,多关节角度重复实验,进行了模型校正,建立了基于肌电信号的关节刚度模型。针对肘关节的不同康复阶段,进行了肘关节康复机器人进阶控制策略的研究。基于模糊PID算法,设计了模糊PID控制器,跟随患者运动轨迹完成被动康复阶段的训练。提出了基于s EMG的变阻抗控制策略,仿真验证了阻抗参数对控制效果的影响,实现了主动变阻抗康复阶段的训练策略。利用阻抗控制实现力跟踪,设计了阻抗式康复阶段的训练策略。通过Adams与Matlab联合仿真搭建了仿真实验模型,仿真验证了被动补偿机构的补偿效果。同时开展被动康复策略实验验证、主动变阻抗康复策略实验验证、阻抗式康复策略实验验证,验证了结构设计的合理性、康复控制策略的可行性和基于s EMG的变阻抗控制的有效性。