踝關(guān)節(jié)康復(fù)機(jī)器人控制系統(tǒng)研究.pdf

1、現(xiàn)代社會(huì)人們生活節(jié)奏越來(lái)越快，踝關(guān)節(jié)的損傷會(huì)嚴(yán)重降低人的活動(dòng)能力，對(duì)人們的正常工作和生活造成很大的影響。踝關(guān)節(jié)康復(fù)機(jī)器人作為一種新型醫(yī)療器械，用于替代或協(xié)助康復(fù)醫(yī)師，幫助踝關(guān)節(jié)損傷患者完成關(guān)節(jié)柔韌性與肌力的恢復(fù)訓(xùn)練。
　　本文對(duì)一種新型踝關(guān)節(jié)康復(fù)機(jī)器人的控制系統(tǒng)進(jìn)行了研究，在分析了國(guó)內(nèi)外一些具有代表性的踝關(guān)節(jié)康復(fù)器的特點(diǎn)與不足之處基礎(chǔ)上，結(jié)合踝關(guān)節(jié)損傷與康復(fù)機(jī)理，提出一種更加符合實(shí)際需求的控制系統(tǒng)方案，并分析了智能手機(jī)與踝關(guān)節(jié)康復(fù)

2、機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制相結(jié)合的可行性。
　　利用電動(dòng)推桿替換原有驅(qū)動(dòng)單元，解決了原型機(jī)內(nèi)收-外斂機(jī)構(gòu)間隙較大的問(wèn)題。針對(duì)改進(jìn)后的機(jī)器人，建立了其動(dòng)力學(xué)模型。并完成內(nèi)收-外斂機(jī)構(gòu)模型辨識(shí)和機(jī)器人LuGre摩擦模型的建立。
　　結(jié)合dSPACE半物理仿真系統(tǒng)，完成基于CAN總線，RS232總線和藍(lán)牙通信的踝關(guān)節(jié)康復(fù)機(jī)器人控制系統(tǒng)整體方案設(shè)計(jì)工作。利用ARM微處理器，Android智能手機(jī)，藍(lán)牙模塊及其他電子元件，完成了機(jī)器人硬件電路系統(tǒng)

3、的設(shè)計(jì)。
　　在相同擾動(dòng)作用下，仿真分析了前饋-反饋控制器與復(fù)合型二自由度IMC控制器的控制特性，并選定復(fù)合型二自由度IMC控制器。對(duì)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)軌跡進(jìn)行了規(guī)劃，完成下位機(jī)控制程序、Android應(yīng)用程序和上位機(jī)整體控制程序的設(shè)計(jì)。
　　搭建基于dSPACE、uC/OS III嵌入式操作系統(tǒng)、IAR、App Inventor與Simulink/Stateflow的實(shí)驗(yàn)環(huán)境，完成LuGre模型參數(shù)辨識(shí)并對(duì)改進(jìn)機(jī)構(gòu)進(jìn)行驗(yàn)證。通過(guò)人