基于虚拟现实技术上肢康复机器人控制和仿真的研究

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1、万方数据AThesisinControlTheoryandControlEngineeringResearchofUpperLimbRehabilitationRobotControlandSimulationBasedonVirtualRealityByLiuPengSupervisor：ProfessorWangJianhuiNortheasternUniversityJuly2012万方数据独创性声明本人声明，所呈交的学位论文是在导师的指导下完成的。论文中取得的研究成果除加以标注和致谢的地方外，不包含其他人己经发表或撰写过的研究成果，也不包括本人为获得其他学

2、位而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示谢意。学位论文作者签名：专、∑砾妈日期：如肛．∥{学位论文版权使用授权书本学位论文作者和指导教师完全了解东北大学有关保留、使用学位论文的规定：即学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人同意东北大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索、交流。作者和导师同意网上交流的时间为作者获得学位后：半年口一年口一年半口学位论文作者签名：武碌妈签字日期：)／0Ir6．}两年口导师签名：签字日期：7定a零1山

3、1．易．1／万方数据东北

4、大学硕士学位论文摘要基于虚拟现实技术的上肢康复机器人控制与仿真研究摘要随着经济的发展和科技的进步，人们的生活习惯和生活环境都发生着巨大的改变。据世界卫生组织统计，我国脑卒中的发病率呈逐年上升的趋势，因脑卒中、脑损伤导致的偏瘫和残疾的人数也同样呈增长趋势。在这样的背景下，康复机器人，作为一种治疗偏瘫患者的康复医疗器械，因其诸多的优势，越来越受到医疗机构的重视和青睐。本文以5自由度上肢康复机器人系统为研究对象，通过对康复医学治疗机理的学习和研究，对比传统康复训练方法，基于虚拟现实技术设计和开发了上肢康复训练的虚拟交互环境。论文工作主要体现在以下几个方面：首先，根据机器

5、人手臂的运动学和动力学特性，建立了上肢机器手臂的运动学模型，以此作为基础，设计了相应的被动训练的控制策略；在考虑痉挛扰动对系统影响的情况下，分别对康复机器人系统进行了传统PID控制、模糊控制和模糊PID控制的仿真分析。仿真结果表明，模糊控制和模糊PID控制方法对于康复机器人系统中的不确定性干扰具有良好的抑制作用。其次，基于MATLAB的虚拟现实建模工具，搭建机器人三维仿真模型；结合MATLAB／Simulink强大的计算仿真功能，设计构建了5自由度上肢康复机器人的仿真系统。基于此三维仿真模型和构建的上肢康复机器人仿真系统，可以顺利地解决预测、分析和评价等问题，进一

6、步启发新的思想或产生新的策略；同时还能暴露出原系统中隐藏着的一些问题，以便及时解决，为康复机器人的进一步研究奠定了坚实的基础。关键词：康复医学；上肢康复机器人；虚拟现实；MATLAB／Simulink；仿真万方数据ResearchofUpperLimbRehabilitationRobotControlandSimulationBasedonVirtualRealityAbstractWiththedevelopmentofeconomyandtheprogressofscienceandtechnology,people’Slivinghabitsandlivi

7、ngenvironmenthaveundergonetremendouschanges·AccordingtotheWHOstatistics，strokeincidenceratesinourcountrywererisingtrendyearbyyear,andtherateofparalysisanddisabilitycausedbystrokeandbraininjurywerealsoshowsgrowthtrend．Inthiscontext，rehabilitationrobot，asatreatmentforpatientswithhemiple

8、giarehabilitationmedicalequipment，becauseofitsmanyadvantages，getsmoreandmoremedicalattentionandfavor．Thisthesismainlyreliesonthe5DOFupperlimbrehabilitationrobotsystem．Bylearningandresearchingthetreatmentmechanismofrehabilitationmedicine，incontrasttotraditionalrehabilitationtraining，th

9、ethes