上下肢主被动康复机器人的设计

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1、学校代码10459学号或申请号201312131595密级硕士学位论文上下肢主被动康复机器人的设计作者姓名：李瑞莲导师姓名：郑国恒、苏建坡学科门类：工学专业名称：物理电子学培养院系：物理工程学院完成时间：2016年4月AthesissubmittedtoZhengzhouUniversityforthedegreeofMasterDesignoftheRehabilitationRobotwithHumanUpperandLowerLimbs’ActiveandPassiveMotionByRuilianLiSupervisor:Prof.GuohengZheng、JianpoSuPhysic

2、alElectronicsPhysicalEngineeringSchoolApril,2016学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的科研成果。对本文的研究作出重要贡献的个人和集体，均已在文中Ｗ明确方式标明。本声明的法律责任由本人承担。学位论文作者；魏＃；Ｌ曰期：心４年ｔ月２曰：｜学位论文使用授权声明。本人在导师指导下完成的论文及相关的职务作品，知识产权归属郑州大学根据郑州大学有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留或向

3、国家有关部口或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅；本人授权郑州大学可［＾将本学位论文的全部或部分编入有关数据库进行检索，可Ｗ采用影印、缩印或者其他复制手段保存论文和汇编本学位论文。本人离校后发表、使用学位论文或与该学位论文直接相关的学术论文或成果时一，第署名单位仍然为郑州大学。保密论文在解密后应遵守此规定。学位论文作者、曰期：年主月。曰摘要摘要导致肢体伤残的原因有很多，包括脑血管病、骨关节病、小儿麻痹症、工伤、交通事故、发育畸形、脑性瘫痪、脊髓疾病、感染和地方病等。另外，我国人口老龄化加剧，伴随而来的肢体伤残问题将更为突出。据第二次全国残疾人抽样调查

4、数据显示，截至2006年4月，全国各类残疾人总数为8296万人，肢体残疾人总数约2412万，占总残疾人数的29.07%。上下肢主被动康复机器人是建立在康复医学理论之上，采用多种运动方式，预防并治疗关节僵硬、肌肉萎缩，最大限度地恢复患者已经减弱或丧失了的运动功能。主要训练模式有被动训练、主动辅助训练、主动训练以及阻力训练。系统采用双闭环控制策略，结合PID算法，以电流环和速度环相配合的形式，控制电机速度和转矩达到预设要求。为了反应患者左右肢的平衡情况，系统引入生物反馈，把患者的康复情况转化成视觉体验，增加了训练过程的趣味性。在运动过程中，可自动检测患者的主被动运动情况并判断是否发生肢体痉挛。在治

5、疗结束时，提供患者左右肢的康复情况以及整体评估数据，为康复医师制定更好的治疗方案提供依据。本文的主要内容有：（1）调查了解国内外上下肢主被动康复机器人的发展现状，分析其优缺点，完善主被动相结合治疗伤残肢体的康复方案。（2）研究了上下肢运动康复机理及肌力分级方法，分析了四种训练模式。（3）设计了以AVR单片机为主控制器的硬件实现电路。（4）完成了上位机触摸屏程序的设计，下位机微处理器程序的设计及通信协议的编制。（5）对整机系统进行全面测试，确定其满足要求。关键词：肢体康复主被动训练直流电机双闭环PWM生物反馈IAbstractAbstractCerebrovasculardisease,oste

6、oarthropathy,infantileparalysis,industrialinjury,trafficaccident,developmentaldeformity,cerebralpalsy,spinalcorddisease,infectiousandendemicdiseasesarelikelytoresultinphysicaldisability.Inaddition,China'sagingpopulation,physicaldisabilityissuesattendantwillbemoreprominent.Accordingtothesecondnationa

7、lsurveydataofpersonswithdisabilities,asofApril2006,thetotalnumberofpersonswithdisabilitiesis82.96million.Thenumberofphysicallydisabledpersonsabout24.12million,accountingfor29.07%ofthenumberofpersonswi