卧式下肢康复机器人研究论文

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1、哈尔滨工程大学硕士学位论文摘要康复训练机器人技术是近年来迅速发展起来的一门新兴技术，是机器人技术在医学领域的应用。卧式下肢康复训练机器人是一种新型的康复训练机器人，它模拟正常人在仰卧时屈伸腿的动作，可以对下肢有运动障碍的病人进行下肢康复训练。本课题的研究内容主要包括卧式下肢康复训练机器人的机构设计和仿真、控制系统设计和实验研究。本文首先介绍了康复训练机器人的国内外发展现状及应用情况，提出了卧式下肢康复训练机器人的总体设计方案，然后运用MATLAB中的机构仿真工具SimMechanics和Simulink基本模块库分别对主运动

2、机构和姿态机构进行机构建模和仿真，确定了适合正常人仰卧屈伸腿时的机构参数，为实现康复机器人的控制提供了必要的理论依据和参数。根据仿真分析的结果，研制了下肢康复训练机器人的主运动控制系统，设计了主运动电机的驱动与控制电路、串行通讯电路、编码器接口等硬件电路，开发了基于AVR单片机汇编语言的控制软件，给出了姿态机构的控制方案。最后介绍了卧式下肢康复训练机器人的实验情况，研制了机器人实验样机，进行了单片机控制系统软硬件的调试、编码器信号的采集、负载能力测试、单片机与PC机之间的通信等实验。实验结果证明了本文设计的康复训练机器人达到

3、了设计要求。关键词：下肢康复机器人；康复训练；机构仿真；AVR单片机哈尔滨工程大学硕士学位论文AbstractRehabilitativerobottechnologyisanewonethathasbeendevelopedrapidlyinrecentyears，whichrepresentstheapplicationsofrobotsinthemedicalfield．HorizontallimbsrehabilitativerobotiSoneofthiskindofrobots．Itcallsimulatethe

4、motionofnormalhuman’Slayinggestureandgivethepatientshealingtrainingwhichwillhelpthemtorecoverfromillness．Themainresearchofthispaperincludesthestructuredesign，mechanismsimulation,controlsystemdesignandexperimentresearch．Thepaperatfirstsystematicallyoverviewsthedevel

5、opingandapplicationsituationofrehabilitativerobots，andputsforwardtheoverallstructureschemeforhorizontallowerlimbsrehabilitativerobot．AndthenthemainmotionmechanismandgesturemechanismoftherobotaremodeledandsimulatedbyapplyingmechanismsimulationtoolSimMechanicsandSimu

6、linkbasicblocksetsofMATI．AB，andthemechanismparametersaredeterminedforadaptingtothenormalbendingorextendinglegwhenbeingonhisback．Thesimulationresultsprovidethetheorybasisandparametersrequiredforimplementingtherobotcontr01．Accordingtotheresultsofsimulationanalysislow

7、erlimbsrehabilitativerobotisdevelopedandtheactuationControlcircuitofmainmotionmotor’theserialCommunicationcircuit，andtheencoderinterfacecircuitetcaredesigned．ThecontrolsoftwarebasedontheAVRassemblylanguageisbuilt．Thecontrolschemeofgesturemechanismisgiven．Attheendof

8、thispapertheexperimentsituationsofthelowerlimbsrehabilitativerobotisintroduced。Theexperimentprototypeofthelowerlimbsrehabilitativerobotisdevelope