手臂康復(fù)訓(xùn)練機(jī)構(gòu)及其測(cè)控系統(tǒng)研究.pdf

1、隨著康復(fù)醫(yī)學(xué)、控制技術(shù)與機(jī)器人技術(shù)的研究和發(fā)展，康復(fù)訓(xùn)練器械越來(lái)越多地在醫(yī)療領(lǐng)域展開(kāi)應(yīng)用?？祻?fù)訓(xùn)練器械針對(duì)有運(yùn)動(dòng)障礙的患者，在不同的康復(fù)訓(xùn)練模式下輔助患肢進(jìn)行康復(fù)訓(xùn)練運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)患肢肌肉鍛煉、運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練以及神經(jīng)功能的恢復(fù)訓(xùn)練，使患肢達(dá)到逐步康復(fù)的目的。
　　目前，國(guó)外上肢康復(fù)設(shè)備存在控制復(fù)雜、價(jià)格高昂等缺點(diǎn)，而國(guó)內(nèi)大部分的上肢康復(fù)訓(xùn)練設(shè)備訓(xùn)練運(yùn)動(dòng)局限于水平面內(nèi)，無(wú)法對(duì)重力場(chǎng)內(nèi)的手臂運(yùn)動(dòng)進(jìn)行訓(xùn)練。有鑒于此，論文開(kāi)發(fā)一種矢狀面內(nèi)2-DOF

2、手臂康復(fù)訓(xùn)練機(jī)構(gòu)，使用ARM計(jì)算機(jī)控制關(guān)節(jié)電機(jī)實(shí)現(xiàn)機(jī)械臂運(yùn)動(dòng)，可以對(duì)肩關(guān)節(jié)和肘關(guān)節(jié)進(jìn)行康復(fù)訓(xùn)練。論文主要完成如下工作。
　　1）設(shè)計(jì)了手臂康復(fù)訓(xùn)練機(jī)構(gòu)總體方案，主要包括機(jī)械結(jié)構(gòu)、測(cè)控系統(tǒng)方案、傳感器的布置、電機(jī)選型及驅(qū)動(dòng)方案等。根據(jù)方案要求，設(shè)計(jì)了手臂康復(fù)訓(xùn)練機(jī)構(gòu)的機(jī)械平臺(tái)。
　　2）研究了測(cè)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集與處理、電機(jī)驅(qū)動(dòng)與控制等技術(shù)，使用多維力傳感器檢測(cè)人機(jī)作用力，設(shè)計(jì)了手臂康復(fù)訓(xùn)練機(jī)構(gòu)的測(cè)控平臺(tái)，其硬件電路包括：傳感器信

3、號(hào)調(diào)理電路、AD轉(zhuǎn)換電路、編碼器信號(hào)處理電路、電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路和電源電路等。
　　3）針對(duì)手臂康復(fù)訓(xùn)練機(jī)構(gòu)的被動(dòng)運(yùn)動(dòng)康復(fù)訓(xùn)練模式，在手臂康復(fù)訓(xùn)練機(jī)構(gòu)連桿結(jié)構(gòu)坐標(biāo)系下，建立手臂康復(fù)訓(xùn)練機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)模型，并完成仿真分析。在被動(dòng)運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練模式下，設(shè)計(jì)了軌跡控制器，進(jìn)行了軌跡控制的仿真和實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明，肩部運(yùn)動(dòng)軌跡誤差范圍為-1°~2°之間，肘部運(yùn)動(dòng)軌跡誤差范圍為-2°~2°，達(dá)到康復(fù)訓(xùn)練要求。
　　4）為保護(hù)患肢和機(jī)械臂，使人機(jī)作