基于串联弹性驱动器的上肢康复机器人设计与运动规划

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1、分类号TP242密级公开UDC621编号10299Z1303047专业学位硕士学位论文基于串联弹性驱动器的上肢康复机器人设计与运动规划DesignandMotionPlanningofUpperLimbRehabilitationRobotBasedonSeriesElasticActuator指导教师王权教授孙东继高工作者姓名杨成阳申请学位级别专业硕士专业名称机械工程论文提交日期2016年4月论文答辩日期2016年6月学位授予单位和日期江苏大学2016年7月答辩委员会主席评阅人2016年6月独创性声明本人郑重声明：

2、所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已注明引用的内容以外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果，也不包含为获得江苏大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：年月日学位论文版权使用授权书江苏大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆、中国学术期刊（光盘版）电子杂志社有权保留本人所送交学位论文的复印件和电子文档，可以采用影印、缩印或其他复

3、制手段保存论文。本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致，允许论文被查阅和借阅，同时授权中国科学技术信息研究所将本论文编入《中国学位论文全文数据库》并向社会提供查询，授权中国学术期刊（光盘版）电子杂志社将本论文编入《中国优秀博硕士学位论文全文数据库》并向社会提供查询。论文的公布（包括刊登）授权江苏大学研究生处办理。本学位论文属于不保密。学位论文作者签名：指导教师签名：年月日年月日江苏大学专业硕士学位论文摘要脑中风幸存者中约75%的患者会患有包括偏瘫、面瘫、视力障碍、语言表达障碍等，其中偏瘫是中风后最常见的症状。在脑

4、重塑理论的基础上，肢体运动康复得到了临床验证，让偏瘫患者看到了恢复肢体运动功能的希望。而临床的康复训练，都是治疗师以一对一的方式徒手或者使用辅助器具引导病人完成肢体运动。这种康复方式效率低，康复效果缺乏客观的参数，难以大规模普及。随着科技的发展，许多科研团体研发出了用于肢体康复的机器人系统，开发出与之相对应的康复模式，控制策略，让康复机器人在康复领域取得了很好的康复效果。同时康复机器人具有良好的经济价值，这让康复机器人可以很好的应用到偏瘫运动治疗中，弥补理疗师的缺陷，普及更多的偏瘫患者。本研究在深入研究人体运动学基础

5、和运动康复理论的基础上，结合国内外文研究现状，设计了一种基于弹性驱动器的上肢康复机器人，进行了以下的研究任务。设计出5自由度弹性绳驱康复机器人的总体方案，确定自由度的分配，建立旋转关节模型，分析和设计弹性驱动方案。建立该驱动器的动力学模型，并分析其动力学特性。建立康复机器人的连杆坐标系，通过D-H法建立外骨骼康复机器人的运动学方程，求解康复机器人运动学的正/逆解和雅可比矩阵，运用Matlab和ADAMS验证机器人的运动学正解的正确性，通过Matlab求解康复机器人的运动空间。研究机器人轨迹规划方法，使用Matlabr

6、obotictoolbox在关节空间规划出机器人轨迹。对机器人轨迹进行关节空间运动学分析，复杂轨迹进行平滑化处理，使其能够保证康复机器人平稳运动，在Matlab中分析康复机器人关节空间的运动学特性。建立康复机器人的仿真模型，使用ADAMS分析康复机器人轨迹的笛卡尔空间运动学特性，进行动力学仿真验证康复机器人的可靠性。关键词：康复机器人，SEA，运动学，轨迹规划，动力学，ADAMSI基于串联弹性驱动器的上肢康复机器人设计与运动规划ABSTRACTThereareapproximately75percentofstrok

7、esurvivorswhoaresufferedfromparalysis，facialparalysis，visualimpairmentandlanguagebarriers，amongwhichhemiplegicisthemostfrequentsymptoms.Onthebasisofthebrainremodelingtheory，limbmotionabilitycanrecoveredfromphysicalexercise，whichhasbeenverifiedinclinicalevent.It

8、makeshemiplegicpatientsseethehopeofrecoveringfromhemiplegic.Inclinicalrehabilitationtraining，thetherapistguidespatientstocompletephysicalexerciseinonetooneway.Thiskindofreha