三自由度上肢康复机器人研制

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1、东南大学硕士学位论文三自由度上肢康复机器人研制姓名：刘攀峰申请学位级别：硕士专业：测试计量技术及仪器指导教师：王爱民;崔建伟20090528摘要将机器人技术用于运动功能障碍患者的康复训练，形成了康复机器人这一新型技术，并取得了令人振奋的成果，如今已成为康复工程和机器人科学领域研究的前沿课题。然而，康复机器人研究仍处于起步阶段，一些简单康复器械远远不能满足市场对智能化、人机j：程化的康复机器人的需求。因此本课题的研究具有重要的应用前景。本文通过对国内外康复训练机器人的发展现状及应用等方面的总结，提出了一种新型三自由度康复训练机器人设计方案，用于上肢运动功能障

2、碍患者的康复训练。具体工作如下：依据康复训练机器人的应用场合和应用对象，首先分析了现有康复机器人的机械结构特点，通过对各种设计方案的比较，确定了机器人的总体设计方案，包括机械结构设计、机器人运动学分析、安全性设计、驱动方式的选择、计算机控制系统结构的选择等。设计了人机接口、力传感器、康复机器人传感器的数据采集电路、伺服电机驱动与控制电路、串行通信接口电路等硬件电路，加入了隔离电路，为整个系统的正常工作提供了硬件上的保障。进行了控制策略的研究，并在此基础上介绍了PID控制算法，开发了基T-C8051F310主、从单片机的下位机控制软件。进行了单片机控制系统软

3、硬件的调试、速度位置控制等实验。实验结果表明本文设计的康复训练机器入具有安全可靠等特点，达到了设计要求。关键词：机器人；康复训练；上肢；力传感器；东南大学硕上学位论文ABSTRACTRobot-aidedrehabilitationtherapytechnologyhasbeenreceivedmuchattentionbyrobotresearchersandtherapists，whichhasbeenanpopularrehabilitationtrainingandassessmethodforthedisabledpatients．However

4、'theresearchonrobot-aidedrehabilitationtechniqueisstillinapreliminarystage，whichcannotmeetwiththeneedofthemarket．Therefore，theresearchispractical．A3-DOFuppe卜limbsrehabilitationrobotWasdesignedbasedontheanalysisofexistingrehabilitationdevices．Thespecificimplementationwasexpressedas

5、follow：Accordingtotheapplicationsituationsandapplicationobjectsoftherehabilitationrobot，basedonthecomparisonofvariousdesignoptionsandchoices，thedesignstrategyofrehabilitationrobotsystemisdetermined，includingtherobotmechanicalstructuredesign，securitydesign，kinematicanalysisofrehabi

6、liatationrobot，thechoiceofdriveways，thechoiceofcomputercontrolsystemandSOon．Human．machineinterface，thethree·dimensionforcesensor，therehabilitationrobotsensordataacquisitioncircuit，servomotordriveandcontrolcircuit，andtheserialcommunicationinterfacecircuitsaledesigned．Toensurethenor

7、maloperationofthesystem，theisolationcircuitforahardwareprotectionisjoined．Thecontrolstrategyandthekeytechnologyoftherobotsystemalestudiedandpresented．Atthesametime，PIDcontrolarithmeticiselaborated．Basedonthem，thelowercontrolsoftwarebasedonMCUC8051F310isdeveloped．Theexperimentsarec

8、arriedout，includingthesoftwareand