5自由度上肢康復(fù)機(jī)器人質(zhì)心法建模與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制.pdf

1、上肢康復(fù)訓(xùn)練機(jī)器人是醫(yī)療機(jī)器人的一個(gè)重要分支，它以偏癱上肢的運(yùn)動(dòng)再學(xué)習(xí)理論為依據(jù)，融合了康復(fù)醫(yī)學(xué)、人體解剖學(xué)、機(jī)械學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)及機(jī)器人學(xué)等諸多學(xué)科技術(shù)，是當(dāng)前國內(nèi)外研究的熱點(diǎn)，對(duì)促進(jìn)殘疾人事業(yè)發(fā)展、改善殘疾人生活質(zhì)量將有巨大的作用。本課題研究的是一種外骨骼式上肢康復(fù)機(jī)器人，它的各關(guān)節(jié)與人的關(guān)節(jié)相一致，可以模擬手臂的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，使用時(shí)通過與患者上肢固定在一起，帶動(dòng)患者進(jìn)行康復(fù)訓(xùn)練，使上肢有運(yùn)動(dòng)障礙的病人病情得到恢復(fù)。
　　本文研究的

2、康復(fù)機(jī)器人是以人體解剖學(xué)和人體尺寸參數(shù)為基礎(chǔ)所設(shè)計(jì)的五自由度康復(fù)機(jī)器人，而建立一個(gè)精確的動(dòng)力學(xué)模型在研究五自由度康復(fù)機(jī)器人的過程中至關(guān)重要，文中先詳細(xì)介紹了康復(fù)機(jī)器人機(jī)械臂的運(yùn)動(dòng)學(xué)的一些基本知識(shí)，如坐標(biāo)變換理論、D-H法、雅各比矩陣等，在此基礎(chǔ)上推導(dǎo)了正逆運(yùn)動(dòng)學(xué)方程，分析了末端位姿微分變化同各個(gè)關(guān)節(jié)速度之間的關(guān)系。康復(fù)機(jī)器人的動(dòng)力學(xué)方程采用拉格朗日法求解，并且將康復(fù)機(jī)器人手臂簡(jiǎn)化為一個(gè)三自由度的機(jī)械手臂。通過對(duì)動(dòng)力學(xué)方程求解過程的研究，

3、發(fā)現(xiàn)可以采用質(zhì)心法求轉(zhuǎn)動(dòng)慣量替代積分求取轉(zhuǎn)動(dòng)慣量來求解動(dòng)力學(xué)方程，經(jīng)過仿真驗(yàn)證，證實(shí)所得的動(dòng)力學(xué)方程與積分所求得的動(dòng)力學(xué)方程在一個(gè)誤差允許的范圍內(nèi)，為今后使用該方法進(jìn)行機(jī)器人研究提供了理論依據(jù)。
　　最后，為了消除康復(fù)訓(xùn)練過程中患者隨機(jī)的晃動(dòng)患肢對(duì)機(jī)器人手臂動(dòng)力學(xué)方程的影響，采用RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制對(duì)康復(fù)機(jī)器人進(jìn)行控制，并根據(jù)不確定項(xiàng)的組成形式，采用最適合的RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，并且將模型在matlab中運(yùn)用該控制方法進(jìn)行仿真，通過對(duì)仿真