王富正臺灣大學:機械工程學研究所張乃中Chang, Nai-ChungNai-ChungChang2010-06-302018-06-282010-06-302018-06-282008U0001-2907200818192600http://ntur.lib.ntu.edu.tw//handle/246246/187373本論文主要目的在於建立一套針對先天性行動能力缺乏的小孩所使用的學步機。一般來說復健師在教導先天性行動能力缺乏的小孩的時候，需要二到三位復健師從旁協助才能達到目的，然而在人力成本與時間的考量上，這種訓練方式的效益是不高的。因此我們設計機械連桿機構，模擬踝關節的運動軌跡，並且利用cRIO機台與馬達，控制連桿機構之運動。利用系統識別的方式找出機台的轉移函數，進行強韌控制器設計使得機台更加安全與兼具強韌性，以達到可以用以減少復健師的人力資源，配合機器控制達到訓練時間縮短與效益增加等。This thesis develops an active gait trainer for children with walking disability. In rehabilitation, two or three trainers are needed to guild children with walking disability. However, this process is inefficient in terms of manpower and time. To improve the efficiency, we construct a six-bar mechanism to mimic the trace of ankle joints and design controllers to follow the traces by using a cRIO system and motors. Through identification techniques, system transfer functions are obtained to design robust controllers for the system. In the end, the design is deemed effective from the simulation and experiments.謝…………………………………………………………...........i文摘要……………………………………………………………...iii文摘要………………………………………………………………….v錄…………………………………………………………………...vii目錄………………………………………………………………....ix目錄…………………………………………………………......xiii一章 緒論……………………………………………………….....1-1 前言………………………………………………………………….1-2 文獻回顧…………………………………………………………….2二章 連桿機構的設計與系統的建立……………………………….5-1 步態產生機構……………………………………………………….5-2 CompactRIO (cRIO)機台介紹…………………………………….10-3 學步機的系統整合…………………………………………………14三章 系統識別………………………………………………………19-1 PRBS (Pseudo Random Binary Sequence)訊號…………………19-2 建立系統鑑別的數學模型…………………………………………21-3 步態連桿機構的模型………………………………………………23-4 學步機的系統識別…………………………………………………28-4-1 固定轉移函數……………………………………………………28-4-2 四個操作點的系統識別……………………………………....29四章 強韌控制的概念………………………………………………33-1 不確定性模型………………………………………………………33-2 強韌系統分析………………………………………………………37-3 系統效能(system performance)…………………………………45-4 均衡實現(balanced realization)………………………………47五章 控制器設計………………………………………………….49-1線性分式轉換(linear fraction transformation) ……………49-2 互質因式分解………………………………………………………51-3 互質因式分解控制器之設計………………………………………54-4 定階控制器設計………………………………………………….57-5 間隙矩陣(Gap Metric)……………………………………………60六章 實驗模擬與實作結果…………………………………………67-1 非線性因素…………………………………………………………67-2 強韌控制器的設計結果……………………………………………68七章 結論與未來展望………………………………………………91-1 結論………………………………………………………………..91-2 未來展望……………………………………………………………93考文獻…………………………………………………………………95錄A…………………………………………………………………….992586364 bytesapplication/pdfen-US先天性行動能力缺乏復健師六連桿機構cRIO機台強韌控制walking disabilitytrainersix-bar mechanismcRIOrobust controllersthesishttp://ntur.lib.ntu.edu.tw/bitstream/246246/187373/1/ntu-97-R95522806-1.pdf