截瘫患者下肢康复机器人设计和实验的研究

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1、国内图书分类号：TP242.3国际图书分类号：621工学硕士学位论文截瘫患者下肢康复机器人设计与实验研究硕士研究生：刘洪涛导师：王洪波教授申请学位级别：工学硕士学科、专业：机械电子工程所在单位：机械工程学院授予学位单位：燕山大学万方数据ClassifiedIndex:TP242.3U.D.C.:621DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringDESIGNANDEXPERIMENTALRESEARCHOFLOWERLIMBREHABILITATIONROBOTUSEDFORPARAPLEGIAPATIENTSCandidate:LiuHo

2、ngtaoSupervisor:Prof.WangHongboAcademicDegreeAppliedfor:MasterofEngineeringSpeciality:MechantronicsEngineeringUniversity:YanshanUniversity万方数据燕山大学硕士学位论文原创性声明本人郑重声明：此处所提交的硕士学位论文《截瘫患者下肢康复机器人设计与实验研究》，是本人在导师指导下，在燕山大学攻读硕士学位期间独立进行研究工作所取得的成果。据本人所知，论文中除已注明部分外不包含他人已发表或撰写过的研究成果。对本文的研究工作做出重要贡献的个人和集体，均已在

3、文中以明确方式注明。本声明的法律结果将完全由本人承担。作者签字日期：年月日燕山大学硕士学位论文使用授权书《截瘫患者下肢康复机器人设计与实验研究》系本人在燕山大学攻读硕士学位期间在导师指导下完成的硕士学位论文。本论文的研究成果归燕山大学所有，本人如需发表将署名燕山大学为第一完成单位及相关人员。本人完全了解燕山大学关于保存、使用学位论文的规定，同意学校保留并向有关部门送交论文的复印件和电子版本，允许论文被查阅和借阅。本人授权燕山大学，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文，可以公布论文的全部或部分内容。保密□，在年解密后适用本授权书。本学位论文属于不保密□。（请在以上相应方框内打“

4、√”）作者签名：日期：年月日导师签名：日期：年月日万方数据摘要截瘫是严重影响人类生活的疾病之一，对截瘫患者进行康复训练是促使患者康复的重要手段，康复机器人有助于康复训练的定量化，长效化。对截瘫患者下肢康复机器人开展研究，具有重要的现实意义和应用价值。本文结合人体下肢在矢状面的运动特点，设计了截瘫患者下肢康复机器人样机，建立了驱动关节的数学模型并进行了优化设计。导出了康复机器人驱动空间与关节空间的映射关系。采用D-H法建立机器人坐标系，并求得康复机器人运动学方程。对康复机器人末端直线运动和圆弧运动两种工况进行了轨迹规划，求出了关节转角，为康复机器人虚拟样机仿真提供了关节转角参数。基

5、于蒙特卡洛方法，利用MATLAB软件求出了康复机器人的工作空间，绘制了工作空间图形。应用功能强大的三维设计软件Pro/E建立了康复机器人三维实体模型，并通过Pro/E与ADAMS软件间的接口软件MECHANISM/Pro，将模型导入ADAMS中。通过将MATLAB/Simulink产生的关节转角数据在ADAMS中进行样条曲线拟合后加入到模型的运动副中，实现了康复机器人两种工作状况的仿真。在仿真过程中测量了康复机器人的位移、速度、关节转角及角速度、驱动力矩等重要参数。此外，本文设计的康复机器人运动控制系统，实现了康复机器人运动过程中传感器信号的初步采集，为下一步对患者进行电刺激康复

6、训练做了基础准备工作。关键词康复机器人；运动学；曲柄摇块机构；工作空间；虚拟样机；仿真；控制系统；实验研究万方数据AbstractParaplegiaisoneofthediseasesthatseriouslyaffecthumanlife.Therehabilitationtrainingofparaplegicpatientsisanimportantmeanstopromotetherecoveryofpatients.Therehabilitationrobotcontributestothequantitativeandlong-term-orientedrehabi

7、litation.Theresearchonlowerlimbrehabilitationrobothasimportantpracticalsignificanceandapplicationvaluetoparaplegiapatients.Thispapercombinesthefeaturesoflowerlimbmovementinthesagittalplane,designsaprototypeoflowerlimbrehabilitationrobotusedfo