可穿戴式上肢康復機器人系統(tǒng)設計與實現(xiàn).pdf

1、隨著計算機科學技術(shù)和人工智能控制的發(fā)展，上肢康復機器人技術(shù)已逐漸深入到社會各個領域。上肢康復機器人代替了高成本、受醫(yī)師主觀因素影響的人工康復，并且康復機器人對患者訓練的實時反饋的運動參數(shù)有助于醫(yī)師分析患者病情，為醫(yī)師對患者設計下一步訓練方案提供理論依據(jù)。因此，上肢康復機器人的研究對于改善衛(wèi)生醫(yī)療事業(yè)有著非常重要的意義。本文在神經(jīng)康復醫(yī)學理論和可穿戴式上肢康復機器人控制基礎上，設計了基于三自由度的可穿戴式上肢康復機器人系統(tǒng)。
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2、先，本文介紹了國內(nèi)外康復機器人的研究現(xiàn)狀并敘述了本課題的研究背景和意義，結(jié)合臨床需求和康復機器人設計原則，選定了本系統(tǒng)的驅(qū)動方式。依據(jù)機器人實現(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/外旋運動的功能進行系統(tǒng)總體設計。
　　其次，利用 D-H坐標系方法構(gòu)建了機器人運動學模型、推導出雅可比矩陣以及建立力矩傳感器模型，為機器人設計和控制提供理論依據(jù)。并以此為基礎，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”和“主動”兩種運動訓練模式：當被動訓練時，通過在上位機界面設置各關(guān)節(jié)持續(xù)運動的時間、角度、速度等參數(shù)，機械臂按設定的速度帶動患肢進行被動訓練；當主動訓練時，以MSP430F149作為采集信號模塊的控制芯片，利用力矩傳感器采集患肢肌張力信號，主控制系統(tǒng)對信號進行處理、分析，判定患肢運動意圖后，通過CAN總線控制電機牽引機械臂跟隨患肢運動，輔助患肢完成主動訓練。
　　最后，為驗證整個控制系統(tǒng)的功能，對上肢