上肢外骨骼康復(fù)機(jī)器人控制系統(tǒng)研究.pdf

1、進(jìn)入21世紀(jì)以來,社會不斷的發(fā)展、人們的物質(zhì)生活有了較大的提高,人類疾病問題也不斷增加。偏癱患者大多由腦卒中疾病引起,且呈上升趨勢,偏癱患者生活不能自理直接給家庭和社會帶來了沉重的壓力。人們對生活質(zhì)量要求的提高,對健康生活的重視使得一些康復(fù)醫(yī)療器械不斷的涌現(xiàn)。在目前,將機(jī)器人技術(shù)與康復(fù)醫(yī)學(xué)工程的結(jié)合是國內(nèi)外研究的熱點(diǎn)。在一些康復(fù)醫(yī)療醫(yī)院,患者進(jìn)行康復(fù)訓(xùn)練主要依靠一些簡單器械,并且需要專業(yè)的醫(yī)師指導(dǎo),不能滿足智能化的需要。
　　本課

2、題在深入研究人體上肢運(yùn)動機(jī)理和康復(fù)醫(yī)療理論的基礎(chǔ)上,結(jié)合外骨骼式機(jī)器人技術(shù),設(shè)計(jì)了一種上肢外骨骼康復(fù)機(jī)器人。結(jié)合當(dāng)前國內(nèi)外對康復(fù)機(jī)器人的研究發(fā)展現(xiàn)狀,結(jié)合機(jī)電控制理論。以能夠較好的完成偏癱患者上肢康復(fù)訓(xùn)練為目的,對其控制系統(tǒng)進(jìn)行研究。本文的研究任務(wù)主要有:
　　介紹了具有五自由度的上肢外骨骼康復(fù)機(jī)器人系統(tǒng)的總體方案。確定機(jī)器人的整體結(jié)構(gòu),選擇電氣控制的驅(qū)動方式,選用步進(jìn)電機(jī)作為驅(qū)動電機(jī)。對比各種控制方案采用上、下位機(jī)兩級控制方案。

3、
　　建立上肢外骨骼機(jī)構(gòu)的運(yùn)動學(xué)方程,并根據(jù)D-H方法求出運(yùn)動學(xué)方程的正、逆解,構(gòu)造雅克比矩陣。利用MATLAB軟件和Solidworks軟件相關(guān)聯(lián),建立機(jī)構(gòu)的SimMechanics模型,并對其進(jìn)行仿真分析,與計(jì)算得出的結(jié)果進(jìn)行比較,驗(yàn)證運(yùn)動學(xué)模型的可行性。并對機(jī)器人的工作空間進(jìn)行分析,為機(jī)器人的控制奠定基礎(chǔ)。
　　對上肢外骨骼康復(fù)機(jī)器人的機(jī)械臂末端執(zhí)行器進(jìn)行軌跡規(guī)劃,包括單關(guān)節(jié)訓(xùn)練軌跡和進(jìn)食復(fù)合運(yùn)動訓(xùn)練軌跡。采用多項(xiàng)式插