中醫(yī)按摩機(jī)器人的運(yùn)動控制系統(tǒng)研究.pdf

1、中醫(yī)推拿按摩治療是我國傷科治療中的一朵奇葩，有著悠久的歷史，有祖國醫(yī)學(xué)的“祖先”之稱。中醫(yī)按摩推拿作為最清潔的治療方法，長期以來一直受到廣大患者的認(rèn)可。目前，隨著我國老齡化人口的增多，對中醫(yī)按摩治療的需求量增大，而我國推拿師資源尚且不能滿足人們的需求。針對這一現(xiàn)狀，人們研制了多種按摩推拿器械，豐富、擴(kuò)大了按摩保健和治療的范圍，但是由于按摩器械的力度難以掌握，振動的頻率不易控制等技術(shù)難題，許多器械按摩尚不能達(dá)到高水平推拿師手法治療的效果。

2、因此開發(fā)智能按摩機(jī)器人已成為一種迫切需求，其有望緩解按摩師不足的現(xiàn)狀，并且能夠繼承和發(fā)揚(yáng)中醫(yī)按摩技巧，使古老的推拿術(shù)得到推廣。為此，2008年國家“十一五”高新技術(shù)發(fā)展規(guī)劃(863計(jì)劃)先進(jìn)制造技術(shù)領(lǐng)域“服務(wù)機(jī)器人”重點(diǎn)項(xiàng)目課題，也對中醫(yī)按摩機(jī)器人進(jìn)行了立項(xiàng)研究。
　　 中醫(yī)按摩機(jī)器人的作用對象是病人，因此，對系統(tǒng)運(yùn)行的安全性、可靠性和穩(wěn)定性提出了更高的要求，同時為了適應(yīng)不同患者的身高、體型和病情，需要提供足夠的運(yùn)動和靈活的空間

3、。本論文利用中醫(yī)按摩知識、計(jì)算機(jī)、控制、機(jī)電一體化技術(shù)，設(shè)計(jì)了一種能夠?qū)崿F(xiàn)多種按摩手法的中醫(yī)按摩機(jī)器人運(yùn)動控制系統(tǒng)。將中醫(yī)按摩保健治療這一古老而又具有意義的工作，變?yōu)橛蓹C(jī)器人來代替，有效的緩解了目前醫(yī)療保健資源約束、社會人口結(jié)構(gòu)老齡化問題日趨嚴(yán)重的問題。本文的研究內(nèi)容包括以下幾個方面。
　　 一、完成了機(jī)器人的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，并對運(yùn)動控制器、傳感器模塊、按摩機(jī)和按摩手模塊進(jìn)行了模塊化設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)了具有電磁兼容性的中醫(yī)按摩機(jī)器人控制柜

4、，并完成了控制柜內(nèi)部電源線和控制信號線的布置，保證了整個運(yùn)動控制系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。
　　 二、根據(jù)機(jī)器人的機(jī)械結(jié)構(gòu)及參數(shù)，按照D-H方法建立了操作臂運(yùn)動學(xué)方程，求解了機(jī)械手在基坐標(biāo)系下的位置與關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)動變量之間的關(guān)系，并運(yùn)用數(shù)學(xué)方法建立數(shù)學(xué)模型，通過微分理論編程實(shí)現(xiàn)Y軸方向的直線插補(bǔ)，利用MATLAB進(jìn)行了軌跡仿真，實(shí)現(xiàn)了按揉算法的優(yōu)化。
　　 三、設(shè)計(jì)完成了中醫(yī)按摩機(jī)器人運(yùn)動控制系統(tǒng)，并根據(jù)中醫(yī)推拿學(xué)理論完成了8種推拿

5、手法的運(yùn)動學(xué)算法設(shè)計(jì)及其編程實(shí)現(xiàn)。根據(jù)中醫(yī)推拿專家推拿手法的動作要領(lǐng)，結(jié)合中醫(yī)推拿專家的經(jīng)驗(yàn)知識，對8種推拿手法進(jìn)行了模擬仿真實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果得到了中醫(yī)推拿專家們的一致認(rèn)可。
　　 四、以臨床上常見的腰部疾患之一腰椎間盤突出癥為治療病例，結(jié)合中醫(yī)按摩推拿領(lǐng)域的專家經(jīng)驗(yàn)，利用專家系統(tǒng)知識與控制理論知識，設(shè)計(jì)了中醫(yī)按摩機(jī)器人的治療方案自動生成系統(tǒng)。臨床試驗(yàn)證明，該系統(tǒng)能夠根據(jù)不同患者的信息生成適合患者自身的治療方案，系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定可靠。