上肢外骨骼康復(fù)機(jī)器人本體及運(yùn)動仿真的研究.pdf

1、　　在當(dāng)今社會中，由于各種原因引起的腦卒中偏癱患者越來越多。在傳統(tǒng)康復(fù)治療無法滿足現(xiàn)在社會需求的情況下，將機(jī)器人技術(shù)應(yīng)用于對偏癱患者的上肢康復(fù)治療成為現(xiàn)在國內(nèi)外研究的熱點(diǎn)問題。上肢康復(fù)機(jī)器人與普通工業(yè)機(jī)器人不同，它是以腦卒中偏癱患者作為工作對象的，設(shè)計(jì)中不僅要實(shí)現(xiàn)其基本功能，還應(yīng)全面考慮安全性、實(shí)用性等因素。論文在分析人體上肢結(jié)構(gòu)、運(yùn)動模式和運(yùn)動康復(fù)理論的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了一款外骨骼上肢康復(fù)機(jī)器人，并對其進(jìn)行了運(yùn)動學(xué)分析和仿真，對其靜力矩做

2、了詳細(xì)分析和計(jì)算，最后分析了機(jī)器人工作空間，證明了其可行性和實(shí)用性，為進(jìn)一步研究、控制康復(fù)機(jī)器人和規(guī)劃康復(fù)訓(xùn)練動作奠定了基礎(chǔ)。
　　論文首先對人體結(jié)構(gòu)、運(yùn)動模式以及運(yùn)動康復(fù)理論和運(yùn)動康復(fù)方法進(jìn)行分析。在此基礎(chǔ)上，結(jié)合人體尺寸和關(guān)節(jié)活動度，進(jìn)一步提出一種具有五自由度的外骨骼式上肢康復(fù)機(jī)器人的整體方案。
　　根據(jù)所設(shè)計(jì)的機(jī)器人結(jié)構(gòu)及參數(shù)，運(yùn)用 D-H 法建立了連桿坐標(biāo)系，用齊次坐標(biāo)變換的方法對機(jī)器人進(jìn)行了運(yùn)動學(xué)分析和描述

3、。利用 Pro/E 軟件，以進(jìn)食運(yùn)動訓(xùn)練為例，對機(jī)器人位置和姿態(tài)分別進(jìn)行了運(yùn)動學(xué)仿真，并將仿真結(jié)果與運(yùn)算結(jié)果進(jìn)行比較，得出對機(jī)器人進(jìn)行的正運(yùn)動學(xué)分析的正確性。然后對機(jī)器人進(jìn)行了逆運(yùn)動學(xué)分析，并計(jì)算出其速度雅可比矩陣，為進(jìn)一步研究機(jī)器人控制和進(jìn)行運(yùn)動軌跡規(guī)劃奠定了基礎(chǔ)。
　　在理論力學(xué)的基礎(chǔ)上，根據(jù)機(jī)器人結(jié)構(gòu)建立的靜力矩模型，對機(jī)器人不同關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)角下的空載靜力矩和工作狀態(tài)靜力矩進(jìn)行了分析，給出各關(guān)節(jié)靜力矩的計(jì)算公式，為機(jī)器人實(shí)現(xiàn)力