基于LABVIEW的繩索牽引下肢康復(fù)機(jī)器人控制研究.pdf

1、近年來，隨著下肢運(yùn)動(dòng)功能障礙患者數(shù)量的增加，康復(fù)機(jī)器人越來越多地應(yīng)用于下肢康復(fù)領(lǐng)域。繩索牽引康復(fù)機(jī)器人結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、負(fù)載高、工作范圍大，運(yùn)動(dòng)速度快，在康復(fù)領(lǐng)域具有越來越高的使用價(jià)值。與傳統(tǒng)的肢體康復(fù)治療相比，采用機(jī)器人控制可以有效提高康復(fù)訓(xùn)練的效果，降低人力成本，還可針對(duì)患者自身的差異以及主觀意愿改變機(jī)器人的訓(xùn)練方法及康復(fù)策略。運(yùn)動(dòng)控制卡的使用亦提高了機(jī)器人的交互性和可靠性。因此，康復(fù)機(jī)器人的控制研究在提高機(jī)器人性能方面具有重要意義。

2、>　　本文主要研究?jī)?nèi)容如下：
　　首先，綜合國(guó)內(nèi)外繩索牽引康復(fù)機(jī)器人的構(gòu)型特點(diǎn)，提出了繩索牽引下肢屈伸—內(nèi)收外展兩用康復(fù)機(jī)器人結(jié)構(gòu)方案。該機(jī)器人采用上位機(jī)使用工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，下位機(jī)采用電機(jī)帶動(dòng)繩索，利用LabVIEW軟件和運(yùn)動(dòng)控制卡、數(shù)據(jù)采集卡相配合?？紤]到機(jī)器人的康復(fù)效果，采用力、速度雙閉環(huán)控制策略。
　　其次，對(duì)康復(fù)機(jī)器人進(jìn)行了運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)分析。運(yùn)動(dòng)學(xué)分析以人體下肢簡(jiǎn)化模型為基礎(chǔ)，利用關(guān)節(jié)角度變化規(guī)律及機(jī)器人的幾何結(jié)構(gòu)

3、，計(jì)算得出一個(gè)周期內(nèi)電機(jī)轉(zhuǎn)速的變化規(guī)律。動(dòng)力學(xué)分析擬合了關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)矩和功率數(shù)據(jù)，利用拉格朗日法以及功率法計(jì)算出系統(tǒng)輸出力的變化規(guī)律，并根據(jù)步態(tài)周期內(nèi)不同階段的特點(diǎn)將拉力分配到每根繩索上。并對(duì)關(guān)節(jié)軌跡、電機(jī)轉(zhuǎn)速以及系統(tǒng)輸出力進(jìn)行了仿真。
　　再次，對(duì)機(jī)器人的控制系統(tǒng)進(jìn)行研究。機(jī)器人采用LabVIEW軟件編程以實(shí)現(xiàn)其各項(xiàng)功能。對(duì)于電機(jī)的變速運(yùn)動(dòng)，分析了運(yùn)動(dòng)控制卡所能實(shí)現(xiàn)的不同的控制方法，得到最合適的電機(jī)變速運(yùn)動(dòng)程序。拉力傳感器所讀取的拉力