三自由度被动式上肢康复机器人的设计与开发

【摘要】随着社会的发展,机器人技术已经深入到我们生活的许多领域。近年来将机器人技术应用到康复辅助治疗成为国内外研究的一大热点,并取得了一定的成就,但是康复机器人的研究仍处于起步阶段,目前对于智能化、人机工程化的康复机器人有着巨大的市场需求,因此本课题的研究有着非常重要的应用前景。本文首先研究了国内外的发展现状,对其进行了仔细的分析与总结,确定了课题要设计的康复机器人方案,然后按照如下工作依次展开研究。在研究过程中,通过对脑卒中导致偏瘫原因的了解以及对偏瘫康复理论的学习,掌握了它的一些特点,包括肢体的表现、异常运动模式和功能恢复形式等。仔细分析了人体上肢的结构和运动学,在此基础上,将其定位为能够辅助完成人体上肢肘关节和肩关节训练的三自由度被动末端牵引式康复机器人。按照这一方案,完成了机械结构系统的设计,并研制了样机。本文还对系统进行了运动学分析,建立了机器人末端位姿的运动学模型,通过Matlab验证了其结果的正确性。此外,通过设定机器人末端运动轨迹,基于Matlab平台对其进行了运动学仿真,得到了机器人在整个运动过程中相关关节运动参数的变化曲线和末端位移变化曲线。为了进一步研究它的动力学性能,使结构设计更加精确,提供更为和谐的人机交互环境,对其进行了动力学分析,得到各关节广义力与速度、加速度的关系。以上所完成的工作对于机器人以后的结构优化及运动规划有着重要的指导意义,同时为进一步研究上肢康复机器人的控制提供了技术依据,也为下一步研发能够实现主、被动运动功能切换的康复机器人奠定了基础。
【作者】贾晋杰；
【导师】李成求；张延蕾；
【作者基本信息】大连海事大学，机械工程，2014，硕士
【关键词】偏瘫；上肢康复机器人；运动学；动力学；仿真；

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