手臂康復(fù)訓(xùn)練機構(gòu)及其測控系統(tǒng)研究.pdf

1、隨著康復(fù)醫(yī)學(xué)、控制技術(shù)與機器人技術(shù)的研究和發(fā)展，康復(fù)訓(xùn)練器械越來越多地在醫(yī)療領(lǐng)域展開應(yīng)用?？祻?fù)訓(xùn)練器械針對有運動障礙的患者，在不同的康復(fù)訓(xùn)練模式下輔助患肢進行康復(fù)訓(xùn)練運動，實現(xiàn)患肢肌肉鍛煉、運動訓(xùn)練以及神經(jīng)功能的恢復(fù)訓(xùn)練，使患肢達到逐步康復(fù)的目的。
　　目前，國外上肢康復(fù)設(shè)備存在控制復(fù)雜、價格高昂等缺點，而國內(nèi)大部分的上肢康復(fù)訓(xùn)練設(shè)備訓(xùn)練運動局限于水平面內(nèi)，無法對重力場內(nèi)的手臂運動進行訓(xùn)練。有鑒于此，論文開發(fā)一種矢狀面內(nèi)2-DOF

2、手臂康復(fù)訓(xùn)練機構(gòu)，使用ARM計算機控制關(guān)節(jié)電機實現(xiàn)機械臂運動，可以對肩關(guān)節(jié)和肘關(guān)節(jié)進行康復(fù)訓(xùn)練。論文主要完成如下工作。
　　1）設(shè)計了手臂康復(fù)訓(xùn)練機構(gòu)總體方案，主要包括機械結(jié)構(gòu)、測控系統(tǒng)方案、傳感器的布置、電機選型及驅(qū)動方案等。根據(jù)方案要求，設(shè)計了手臂康復(fù)訓(xùn)練機構(gòu)的機械平臺。
　　2）研究了測控系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集與處理、電機驅(qū)動與控制等技術(shù)，使用多維力傳感器檢測人機作用力，設(shè)計了手臂康復(fù)訓(xùn)練機構(gòu)的測控平臺，其硬件電路包括：傳感器信

3、號調(diào)理電路、AD轉(zhuǎn)換電路、編碼器信號處理電路、電機驅(qū)動電路和電源電路等。
　　3）針對手臂康復(fù)訓(xùn)練機構(gòu)的被動運動康復(fù)訓(xùn)練模式，在手臂康復(fù)訓(xùn)練機構(gòu)連桿結(jié)構(gòu)坐標(biāo)系下，建立手臂康復(fù)訓(xùn)練機構(gòu)運動學(xué)和動力學(xué)模型，并完成仿真分析。在被動運動訓(xùn)練模式下，設(shè)計了軌跡控制器，進行了軌跡控制的仿真和實驗，結(jié)果表明，肩部運動軌跡誤差范圍為-1°~2°之間，肘部運動軌跡誤差范圍為-2°~2°，達到康復(fù)訓(xùn)練要求。
　　4）為保護患肢和機械臂，使人機作