三自由度上肢康復(fù)機(jī)器人訓(xùn)練系統(tǒng)的研究.pdf

1、目前，隨著我國(guó)人口老齡化趨勢(shì)加劇，腦卒中患者的數(shù)量不斷攀升。腦卒中是由急性腦血管疾病引起的持續(xù)性的大腦精神功能缺損。研究表明，神經(jīng)功能受損后，經(jīng)過(guò)科學(xué)的康復(fù)訓(xùn)練可使中樞神經(jīng)系統(tǒng)在結(jié)構(gòu)和功能上具有代償和重組能力。康復(fù)機(jī)器人結(jié)合了機(jī)器人技術(shù)和康復(fù)醫(yī)學(xué)，可代替醫(yī)生完成簡(jiǎn)單、重復(fù)的康復(fù)訓(xùn)練動(dòng)作。將虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)結(jié)合到康復(fù)機(jī)器人中，可提高患者在康復(fù)過(guò)程的積極性，積極主動(dòng)地參與康復(fù)訓(xùn)練可以提高患者的治愈率。因此本課題開(kāi)發(fā)的基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的三自由度上

2、肢康復(fù)機(jī)器人具有非常重要的應(yīng)用前景和研究意義。
　　本文研究了運(yùn)動(dòng)康復(fù)理論基礎(chǔ)，針對(duì)康復(fù)治療的階段不同，提出了主動(dòng)式和被動(dòng)式兩種康復(fù)運(yùn)動(dòng)模式。規(guī)劃了康復(fù)機(jī)器人在被動(dòng)模式下的運(yùn)動(dòng)路徑，設(shè)計(jì)了直線和圓弧軌跡。利用ADAMS建立上肢康復(fù)機(jī)器人的虛擬樣機(jī)，對(duì)其進(jìn)行逆運(yùn)動(dòng)學(xué)求解，通過(guò)分析仿真得到的角度曲線，證明規(guī)劃的運(yùn)動(dòng)軌跡能夠滿足被動(dòng)模式的康復(fù)訓(xùn)練需求。設(shè)計(jì)了康復(fù)機(jī)器人的控制系統(tǒng)，采用“PC+運(yùn)動(dòng)控制卡”開(kāi)放式控制結(jié)構(gòu)。對(duì)位置伺服控制系統(tǒng)

3、進(jìn)行了PID控制器設(shè)計(jì)，基于ADAMS和MATLAB聯(lián)合仿真，驗(yàn)證控制器設(shè)計(jì)的正確性。完成了控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)和電氣設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)了被動(dòng)運(yùn)動(dòng)模式中規(guī)劃軌跡的控制程序，最終實(shí)現(xiàn)康復(fù)機(jī)器人末端按規(guī)劃的路徑運(yùn)動(dòng)。將虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)與康復(fù)機(jī)器人結(jié)合，針對(duì)被動(dòng)和主動(dòng)模式的不同，在VC++6.0平臺(tái)上設(shè)計(jì)了多款康復(fù)訓(xùn)練環(huán)境。被動(dòng)式康復(fù)環(huán)境主要是對(duì)關(guān)節(jié)活動(dòng)度進(jìn)行康復(fù)訓(xùn)練;主動(dòng)式康復(fù)環(huán)境主要是鍛煉患肢的運(yùn)動(dòng)準(zhǔn)確性、穩(wěn)定性，該環(huán)境是結(jié)合實(shí)際生活場(chǎng)景開(kāi)發(fā)的，有助于