随着科学技术的发展,康复机器人已经被越来越多地应用于康复治疗领域。其主导的被动康复训练能有效改善肢体损伤病人的运动能力,减轻康复训练师的工作量,已经在康复训练的初期阶段得到了广泛应用。在康复训练的中后期阶段,病人具有一定的主动运动能力甚至可以主导康复训练的进行,而传统的被动康复训练往往忽视了病人的主动运动能力,所以建立一种自适应能力强、柔顺性好、能够充分激发病人主动运动能力的主动控制策略已经成为了康复机器人研究领域的一个热点。而气动肌肉具有柔顺性强、成本低、安全性好等优点,能够充分保障康复训练的柔顺性和安全性,以此为驱动器的康复机器人已经被广泛应用于主动控制策略的研究中。本文以三根气动肌肉驱动的脚踝康复机器人为研究对象,结合人机交互的力/力矩信号,研究自适应导纳控制。同时,根据气动肌肉的收缩力特性,设计一种关节柔顺驱动器,用于实现气动肌肉的柔顺控制。并将以上两种控制方法相结合,实现基于病人主动运动能力的按需辅助控制。主要研究内容如下:(1)针对位置控制不能根据人机交互信息修改期望轨迹的问题,在位置控制的基础上,研究一种导纳控制方法,实现轨迹的重塑。引入一种新型的自适应算法,根据人机交互的信息调节导纳模型的参数,改变机器人的刚度,进而得到符合病人康复状态的新的期望轨迹,调节病人脚踝的运动空间,增加机器人柔顺性的同时有助于激发病人的主动运动能力。(2)针对被动康复训练柔顺性太差的问题,充分考虑气动肌肉的柔顺特性,设计调节气动肌肉刚度的关节柔顺控制器。在此基础上,进行数据拟合得到脚踝运动的被动力矩,结合自适应导纳控制方法,提出一种层级柔顺控制策略,设计并一套完整的主动康复训练方法,在保证康复训练安全性的同时根据病人的需求调整机器人的辅助输出,以得到更好的康复效果。(3)为了充分满足康复训练中病人的具体需求,结合被动康复训练策略,根据人机交互产生的力/力矩信息,分析病人的主动运动能力,结合按需辅助控制思想,设计一套康复训练控制系统,病人可以根据诸如位置、交互力等信息在主动康复训练与被动康复训练模式之间自由选择,完成不同康复阶段的脚踝康复训练,实现病人主导的自由康复训练模式。同时设计一个人机交互游戏,增加康复训练的挑战性,激励康复后期阶段的病人主动参与到康复训练中来。