下肢康復(fù)機(jī)器人控制系統(tǒng)的研究與實(shí)現(xiàn).pdf

1、康復(fù)機(jī)器人技術(shù)是近年來快速發(fā)展的一個(gè)領(lǐng)域,貫穿了生物力學(xué)、電子學(xué)、康復(fù)醫(yī)學(xué)、計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、機(jī)械學(xué)、計(jì)算機(jī)視覺、材料學(xué)、數(shù)學(xué)分析以及機(jī)器人學(xué)等諸多領(lǐng)域。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步,人們將日益成熟的機(jī)器人技術(shù)與傳統(tǒng)的康復(fù)治療方法結(jié)合起來研發(fā)設(shè)計(jì)了下肢康復(fù)機(jī)器人,它可以模擬正常人的行走步態(tài),使之能夠代替康復(fù)醫(yī)師幫助患者實(shí)施有效的康復(fù)訓(xùn)練,同時(shí)由于機(jī)器人動(dòng)作精度高、“不知疲倦”等特點(diǎn),能夠大大增加患者進(jìn)行康復(fù)訓(xùn)練的時(shí)間,提升患者的訓(xùn)練效果和效率。本

2、課題主要是從分析人體的正常步態(tài)出發(fā),設(shè)計(jì)了一款仿人體行走步態(tài)的下肢康復(fù)訓(xùn)練機(jī)器人,并實(shí)現(xiàn)了控制系統(tǒng)對(duì)各種康復(fù)訓(xùn)練模式的控制。
　　本文首先對(duì)國內(nèi)外的下肢康復(fù)機(jī)器人的發(fā)展?fàn)顩r以及控制系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀進(jìn)行了分析和研究,為了能夠?qū)崿F(xiàn)設(shè)定的各種康復(fù)控制策略,設(shè)計(jì)了一套整體的控制系統(tǒng),為下一步具體實(shí)施奠定了基礎(chǔ)。
　　在詳細(xì)分析本課題所研究的下肢康復(fù)機(jī)器人主體結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上,確定了本下肢康復(fù)機(jī)器人的四種康復(fù)訓(xùn)練模式,并根據(jù)各種康復(fù)訓(xùn)練模式

3、的特點(diǎn),確定了合理的控制方法;經(jīng)過進(jìn)一步的計(jì)算,選用直流無刷電機(jī)作為整個(gè)控制系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)源,并采用PID速度調(diào)節(jié)控制方法對(duì)電機(jī)進(jìn)行控制,以保證電機(jī)滿足精度高、響應(yīng)快、超調(diào)量小的要求。
　　通過對(duì)各種康復(fù)控制策略的具體分析以及控制系統(tǒng)需要滿足的一些準(zhǔn)則,首先對(duì)控制系統(tǒng)的硬件組成進(jìn)行了選型。為了滿足處理系統(tǒng)響應(yīng)的快速性和數(shù)據(jù)處理的高效性,我們選擇STC12C5A60S2單片機(jī)作為控制系統(tǒng)的處理芯片;電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)速度是控制系統(tǒng)中最主要的控制