三自由度主動(dòng)式上肢康復(fù)機(jī)器人結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與開發(fā).pdf

1、目前，我國像歐美發(fā)達(dá)國家一樣正步入老齡化社會(huì)，老年人口占全國總?cè)丝诘谋壤絹碓酱螅X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(huì)帶來沉重負(fù)擔(dān)。腦卒中治療后及時(shí)進(jìn)行科學(xué)有效的康復(fù)訓(xùn)練將大大提高康復(fù)效率，使患者早日恢復(fù)正常運(yùn)動(dòng)功能。為此上肢康復(fù)機(jī)器人的研究具有非常重要的研究意義和應(yīng)用價(jià)值。
　　本文在了解國內(nèi)外上肢康復(fù)機(jī)器人發(fā)展現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，

2、結(jié)合現(xiàn)有康復(fù)機(jī)器人存在的問題，提出三自由度上肢康復(fù)機(jī)器人總體設(shè)計(jì)方案，并進(jìn)行研發(fā)。本文側(cè)重于主動(dòng)式機(jī)械結(jié)構(gòu)的研發(fā)設(shè)計(jì)、機(jī)構(gòu)的正、逆運(yùn)動(dòng)學(xué)分析以及逆運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真。文中研制的康復(fù)機(jī)器人具有三個(gè)自由度，通過計(jì)算機(jī)控制磁粉離合器的接通與斷開可實(shí)現(xiàn)主動(dòng)和被動(dòng)兩種模式，即可以實(shí)現(xiàn)無外在動(dòng)力源的情況下操作末端手柄進(jìn)行空間康復(fù)訓(xùn)練，也可以實(shí)現(xiàn)由閉環(huán)伺服控制系統(tǒng)帶動(dòng)患者患肢進(jìn)行康復(fù)訓(xùn)練。兩種運(yùn)動(dòng)模式中均采用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，通過設(shè)置不同難易程度的趣味性游戲，激

3、發(fā)患者潛在運(yùn)動(dòng)意念，構(gòu)建良好的人機(jī)交互環(huán)境。在康復(fù)訓(xùn)練過程中患者應(yīng)感受到虛擬環(huán)境中運(yùn)動(dòng)對(duì)象帶給患者的感知力，被動(dòng)運(yùn)動(dòng)時(shí)可通過計(jì)算機(jī)控制轉(zhuǎn)矩可調(diào)的磁粉制動(dòng)器來實(shí)現(xiàn)，主動(dòng)運(yùn)動(dòng)模式時(shí)可通過計(jì)算機(jī)控制轉(zhuǎn)矩可調(diào)的磁粉離合器與交流伺服電機(jī)來實(shí)現(xiàn)，提高康復(fù)機(jī)器人的智能化程度。
　　采用D-H方法對(duì)上肢康復(fù)機(jī)器人建立坐標(biāo)系，并對(duì)其進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)分析，得到康復(fù)機(jī)器人正逆運(yùn)動(dòng)學(xué)方程。在此基礎(chǔ)上推導(dǎo)出了康復(fù)機(jī)器人雅可比矩陣，已知機(jī)器人關(guān)節(jié)速度的情況下，通過