上肢康復(fù)機(jī)器人控制系統(tǒng)研究.pdf

1、　　上肢外骨骼康復(fù)訓(xùn)練機(jī)器人屬于醫(yī)療機(jī)器人范疇，是機(jī)器人技術(shù)在醫(yī)療領(lǐng)域的新應(yīng)用，在歐美等國(guó)家已經(jīng)得到了科研工作者和醫(yī)療機(jī)構(gòu)的普遍重視，近年來(lái)也取得了一些有價(jià)值的成果。在我國(guó)，康復(fù)醫(yī)學(xué)工程雖然得到了普遍的重視，而康復(fù)機(jī)器人研究仍處于起步階段，一些簡(jiǎn)單康復(fù)器械遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足市場(chǎng)對(duì)智能化、人機(jī)工程化的康復(fù)機(jī)器人的需求。所以上肢康復(fù)訓(xùn)練機(jī)器人廣闊的市場(chǎng)前景將推動(dòng)機(jī)器人技術(shù)在以后的康復(fù)領(lǐng)域得到更多的推廣與發(fā)展。
　　本文首先根據(jù)上肢外骨骼康

2、復(fù)機(jī)器人的總體結(jié)構(gòu)方案，選定了具體的驅(qū)動(dòng)方式，提出了基于上位機(jī)和下位機(jī)的分散控制方案。
　　提出了被動(dòng)式軌跡控制、主動(dòng)力輔助控制和基于力阻抗控制三種控制策略，給出了控制策略的模型、原理和實(shí)現(xiàn)方法，滿足了康復(fù)醫(yī)學(xué)提出的不同康復(fù)訓(xùn)練方式對(duì)應(yīng)的控制要求，實(shí)現(xiàn)了不同康復(fù)模式下的人機(jī)交互。
　　設(shè)計(jì)了上肢外骨骼康復(fù)訓(xùn)練機(jī)器人控制系統(tǒng)的硬件電路，包括控制系統(tǒng)的硬件總體設(shè)計(jì)和外圍電路設(shè)計(jì)、主單片機(jī)模塊、通信模塊等。重點(diǎn)介紹了步進(jìn)電機(jī)控

3、制電路的設(shè)計(jì)以及硬件電路板的制作過(guò)程。
　　設(shè)計(jì)上肢外骨骼康復(fù)訓(xùn)練機(jī)器人控制系統(tǒng)軟件，包括上位機(jī)軟件和下位機(jī)軟件。上位機(jī)軟件主要是向下位機(jī)發(fā)送步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)動(dòng)參數(shù)，并實(shí)時(shí)監(jiān)控和顯示下位機(jī)反饋的信息。下位機(jī)采用了結(jié)構(gòu)化和模塊化相結(jié)合的設(shè)計(jì)方法，將整個(gè)控制程序分為主程序，數(shù)據(jù)收發(fā)，脈沖分配以及加減速模塊等若干功能模塊，合理地設(shè)計(jì)下位機(jī)軟件的總體結(jié)構(gòu)。
　　利用模擬串行口，實(shí)現(xiàn)了上位機(jī)和下位機(jī)之間的通信過(guò)程，試驗(yàn)結(jié)果表明，研制的