可穿戴式上肢康復(fù)機(jī)器人系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn).pdf

1、隨著計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)和人工智能控制的發(fā)展，上肢康復(fù)機(jī)器人技術(shù)已逐漸深入到社會(huì)各個(gè)領(lǐng)域。上肢康復(fù)機(jī)器人代替了高成本、受醫(yī)師主觀因素影響的人工康復(fù)，并且康復(fù)機(jī)器人對(duì)患者訓(xùn)練的實(shí)時(shí)反饋的運(yùn)動(dòng)參數(shù)有助于醫(yī)師分析患者病情，為醫(yī)師對(duì)患者設(shè)計(jì)下一步訓(xùn)練方案提供理論依據(jù)。因此，上肢康復(fù)機(jī)器人的研究對(duì)于改善衛(wèi)生醫(yī)療事業(yè)有著非常重要的意義。本文在神經(jīng)康復(fù)醫(yī)學(xué)理論和可穿戴式上肢康復(fù)機(jī)器人控制基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了基于三自由度的可穿戴式上肢康復(fù)機(jī)器人系統(tǒng)。
　　首

2、先，本文介紹了國(guó)內(nèi)外康復(fù)機(jī)器人的研究現(xiàn)狀并敘述了本課題的研究背景和意義，結(jié)合臨床需求和康復(fù)機(jī)器人設(shè)計(jì)原則，選定了本系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)方式。依據(jù)機(jī)器人實(shí)現(xiàn)肘關(guān)節(jié)伸/屈、肩關(guān)節(jié)伸/屈以及肩關(guān)節(jié)內(nèi)旋/外旋運(yùn)動(dòng)的功能進(jìn)行系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)。
　　其次，利用 D-H坐標(biāo)系方法構(gòu)建了機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)模型、推導(dǎo)出雅可比矩陣以及建立力矩傳感器模型，為機(jī)器人設(shè)計(jì)和控制提供理論依據(jù)。并以此為基礎(chǔ)，提出了以Cortex-A8核處理器的嵌入式核心板M3517作為主控制芯片

3、的控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)包含“被動(dòng)”和“主動(dòng)”兩種運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練模式：當(dāng)被動(dòng)訓(xùn)練時(shí)，通過(guò)在上位機(jī)界面設(shè)置各關(guān)節(jié)持續(xù)運(yùn)動(dòng)的時(shí)間、角度、速度等參數(shù)，機(jī)械臂按設(shè)定的速度帶動(dòng)患肢進(jìn)行被動(dòng)訓(xùn)練；當(dāng)主動(dòng)訓(xùn)練時(shí)，以MSP430F149作為采集信號(hào)模塊的控制芯片，利用力矩傳感器采集患肢肌張力信號(hào)，主控制系統(tǒng)對(duì)信號(hào)進(jìn)行處理、分析，判定患肢運(yùn)動(dòng)意圖后，通過(guò)CAN總線控制電機(jī)牽引機(jī)械臂跟隨患肢運(yùn)動(dòng)，輔助患肢完成主動(dòng)訓(xùn)練。
　　最后，為驗(yàn)證整個(gè)控制系統(tǒng)的功能，對(duì)上肢