基于LabVIEW的下肢康復(fù)機器人控制.pdf

1、利用機器人輔助患者進(jìn)行康復(fù)訓(xùn)練的治療方式,一直都是國內(nèi)外下肢康復(fù)的研究熱點,而且大部分下肢康復(fù)訓(xùn)練機都以步態(tài)軌跡為依據(jù)進(jìn)行康復(fù)訓(xùn)練。越來越多的研究表明跖趾關(guān)節(jié)在人類步態(tài)運動中起著很大的作用,然而由于跖趾關(guān)節(jié)的活動范圍較小,被以往的下肢康復(fù)機器人所忽略。本課題在分析國內(nèi)外研究現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上提出了帶有跖趾關(guān)節(jié)運動能力的下肢康復(fù)機器人。具體研究內(nèi)容如下:
　　 本文從人體生物學(xué)的角度對人類足部的關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)和尺寸進(jìn)行了分析,進(jìn)而分析了人類步

2、態(tài)運動的特性和足底力的變化規(guī)律,為設(shè)計下肢康復(fù)機器人的機構(gòu)提供了數(shù)據(jù)參數(shù)和理論依據(jù)。采用D-H法對機器人進(jìn)行了運動學(xué)分析,推導(dǎo)了正運動學(xué)和逆運動學(xué)方程,并利用MATLAB/SimMechanics對運動學(xué)方程進(jìn)行了驗證。進(jìn)而構(gòu)造了機器人的雅克比矩陣,進(jìn)行了靜力學(xué)分析。
　　 為實現(xiàn)對下肢康復(fù)機器人的控制設(shè)計了上下位機的兩級控制方案。以LabVIEW為核心搭建了上位機的控制平臺,并利用此控制平臺整合關(guān)節(jié)軌跡計算、數(shù)據(jù)存儲、限位開關(guān)

3、狀態(tài)采集和人機交互等程序協(xié)調(diào)控制所有電機。以ATmega16為核心的下位機采用了位置速度雙閉環(huán)控制電機運動,以外部中斷方式采集編碼器信息。根據(jù)需要設(shè)計了通訊協(xié)議的數(shù)據(jù)幀格式和控制指令。
　　 利用dSPACE實時仿真平臺和LabVIEW控制平臺對下肢康復(fù)機器人進(jìn)行了不同目的的實驗。在dSPACE實時仿真平臺上進(jìn)行半物理仿真實驗,調(diào)定各個關(guān)節(jié)電機的控制參數(shù)。在LabVIEW控制平臺上進(jìn)行不同步態(tài)軌跡曲線的跟蹤實驗,驗證控制系統(tǒng)的正