基于外骨骼的上肢康復(fù)機(jī)器人設(shè)計與研究.pdf

1、隨著人們生活工作節(jié)奏越來越快，手臂成了日常生活中運(yùn)用最多也最容易受傷的肢體。傳統(tǒng)的人工物理療法中，治療師們勞動強(qiáng)度大且要求具有高度熟練技巧。康復(fù)機(jī)器人旨在利用機(jī)器人原理，把智能控制與人體運(yùn)動相結(jié)合，且能夠承受高的工作強(qiáng)度。人們借助康復(fù)機(jī)器人的標(biāo)準(zhǔn)化的重復(fù)運(yùn)動，可以促進(jìn)神經(jīng)功能重塑，最終達(dá)到恢復(fù)患者運(yùn)動及控制能力的目的?；谶@一應(yīng)用背景，本課題在結(jié)合骨科康復(fù)醫(yī)學(xué)的基礎(chǔ)上研制了一種能輔助人體手臂進(jìn)行康復(fù)訓(xùn)練的外骨骼式上肢康復(fù)機(jī)器人。

2、　　本文深入分析了上肢康復(fù)機(jī)器人國內(nèi)外的發(fā)展現(xiàn)狀，討論了康復(fù)醫(yī)學(xué)理論中關(guān)于上肢康復(fù)各階段訓(xùn)練的方法，總結(jié)出外骨骼式上肢康復(fù)機(jī)器人開發(fā)設(shè)計的要求。依據(jù)驅(qū)動力矩最小原則設(shè)計了一種新型的手臂康復(fù)機(jī)器人。該機(jī)器人具有4個自由度，包括肩關(guān)節(jié)的外展/內(nèi)收、上擺/下擺、旋轉(zhuǎn)3自由度和肘關(guān)節(jié)的屈，伸1自由度。
　　文中首先利用D-H法對康復(fù)機(jī)器人進(jìn)行運(yùn)動學(xué)了分析，得到康復(fù)機(jī)器人的正向運(yùn)動學(xué)與逆向運(yùn)動方程及運(yùn)動空間，運(yùn)用Matlab對所推導(dǎo)的機(jī)器人

3、正向運(yùn)動學(xué)結(jié)果進(jìn)行了仿真分析，仿真結(jié)果驗(yàn)證了正向運(yùn)動學(xué)分析正確性。其次，運(yùn)用ADAMS軟件對康復(fù)機(jī)器人的動力學(xué)進(jìn)行了分析，獲得了機(jī)器人在運(yùn)動過程中的最大加速度隨機(jī)構(gòu)桿長的變化關(guān)系，并依此對結(jié)構(gòu)做出相應(yīng)優(yōu)化，以減小機(jī)器人在運(yùn)動過程中對患肢的慣性沖擊。最后，分析了各關(guān)節(jié)自由度上驅(qū)動力矩隨角度變化的關(guān)系，為驅(qū)動電機(jī)的選型提供了理論依據(jù)。
　　完成了康復(fù)機(jī)器人在連續(xù)被動康復(fù)運(yùn)動(ContinuousPassiveMovement:CPM)