三自由度主動式上肢康復機器人結構設計與開發(fā).pdf

1、目前，我國像歐美發(fā)達國家一樣正步入老齡化社會，老年人口占全國總人口的比例越來越大，腦卒中患病人數(shù)也在不斷上升。腦卒中治療后多伴有不同程度的肢體偏癱癥狀。此外，由其它因素引起肢體殘疾和偏癱的人數(shù)也在不斷增加，給患者家庭和社會帶來沉重負擔。腦卒中治療后及時進行科學有效的康復訓練將大大提高康復效率，使患者早日恢復正常運動功能。為此上肢康復機器人的研究具有非常重要的研究意義和應用價值。
　　本文在了解國內(nèi)外上肢康復機器人發(fā)展現(xiàn)狀的基礎上，

2、結合現(xiàn)有康復機器人存在的問題，提出三自由度上肢康復機器人總體設計方案，并進行研發(fā)。本文側重于主動式機械結構的研發(fā)設計、機構的正、逆運動學分析以及逆運動學仿真。文中研制的康復機器人具有三個自由度，通過計算機控制磁粉離合器的接通與斷開可實現(xiàn)主動和被動兩種模式，即可以實現(xiàn)無外在動力源的情況下操作末端手柄進行空間康復訓練，也可以實現(xiàn)由閉環(huán)伺服控制系統(tǒng)帶動患者患肢進行康復訓練。兩種運動模式中均采用虛擬現(xiàn)實技術，通過設置不同難易程度的趣味性游戲，激

3、發(fā)患者潛在運動意念，構建良好的人機交互環(huán)境。在康復訓練過程中患者應感受到虛擬環(huán)境中運動對象帶給患者的感知力，被動運動時可通過計算機控制轉矩可調(diào)的磁粉制動器來實現(xiàn)，主動運動模式時可通過計算機控制轉矩可調(diào)的磁粉離合器與交流伺服電機來實現(xiàn)，提高康復機器人的智能化程度。
　　采用D-H方法對上肢康復機器人建立坐標系，并對其進行運動學分析，得到康復機器人正逆運動學方程。在此基礎上推導出了康復機器人雅可比矩陣，已知機器人關節(jié)速度的情況下，通過