手臂外骨骼的控制及仿真研究.pdf

1、機(jī)器人技術(shù)是當(dāng)代科學(xué)技術(shù)中發(fā)展最為活躍的領(lǐng)域之一，也是一個(gè)國家科技水平的體現(xiàn)，將機(jī)器人輔助治療技術(shù)引入到偏癱康復(fù)訓(xùn)練中，已經(jīng)逐漸得到國內(nèi)外研究人員的重視，并發(fā)展成為熱門課題之一。外骨骼系統(tǒng)是機(jī)器人研究領(lǐng)域中的一個(gè)分支，它是一種各關(guān)節(jié)與人體關(guān)節(jié)相一致，并依附于人體外部的機(jī)械系統(tǒng)。操作者與外骨骼之間可以進(jìn)行直接的力及其它各種信息的傳遞，因此，非常適合用于康復(fù)醫(yī)療。 論文依據(jù)手臂外骨骼的應(yīng)用對象和偏癱康復(fù)理論，確定了系統(tǒng)的設(shè)計(jì)目標(biāo)和整

2、體方案，并建立了手臂外骨骼的系統(tǒng)模型，進(jìn)行了仿真分析和試驗(yàn)研究，主要內(nèi)容如下： 本文介紹了外骨骼技術(shù)的國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀和應(yīng)用情況，提出了一種3自由度的手臂外骨骼系統(tǒng)結(jié)構(gòu)方案。基于人體上肢各關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)參數(shù)，對手臂外骨骼系統(tǒng)進(jìn)行了運(yùn)動(dòng)學(xué)分析，推導(dǎo)出了運(yùn)動(dòng)學(xué)方程和正解、逆解的表達(dá)式并建立了模型，通過對人體上肢運(yùn)動(dòng)仿真，驗(yàn)證了所建立的運(yùn)動(dòng)學(xué)模型的可行性。 應(yīng)用MATLAB軟件中的Simulink和SimMechanics，建立了機(jī)構(gòu)

3、動(dòng)力分析的仿真模型，設(shè)置各項(xiàng)參數(shù)執(zhí)行仿真，從而得到機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)、動(dòng)力數(shù)據(jù)，在此基礎(chǔ)上，建立了系統(tǒng)的控制模型，并進(jìn)行了軌跡控制仿真研究，為實(shí)際的康復(fù)醫(yī)療及機(jī)構(gòu)的控制提供了重要數(shù)據(jù)。 利用dSPACE實(shí)時(shí)仿真平臺(tái)進(jìn)行了手臂外骨骼系統(tǒng)的半實(shí)物仿真試驗(yàn)，基于MATALAB/Simulink和dSPACE RTI1103設(shè)計(jì)電機(jī)系統(tǒng)的速度閉環(huán)和位置閉環(huán)的模塊化程序，給出了速度閉環(huán)和位置閉環(huán)參數(shù)的優(yōu)化結(jié)果，同時(shí)對負(fù)載造成系統(tǒng)的影響及系統(tǒng)實(shí)時(shí)性