抑制震颤机器人抑震试验系统研究.pdf

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1、第4期机械设计与制造2012年4月MachineryDesign&Manufacture165文章编号：1001—3997(2012)04—0165—03抑制震颤机器人抑震试验系统研究术李军强王娟高永生(’河北工业大学机械工程学院，天津300130)(哈尔滨工业大学机器人技术与系统国家重点实验室，哈尔滨150001)ResearchonthetremorsuppressiontestsystemforthetremorsuppressionrobotLIJun—qiang，WANGJuan’，GA0Yong—sheng(HebeiUniversityofTechnology

2、，SchoolofMechanicalEngineering，Tianjin300130，China)(StateKeyLaboratoryofRoboticsandSystem，HarbinInstituteofTechnology，Harbin150001，China)⋯e一^t^^e^●一一【摘要】应用所研制的磁流变阻尼器，设计了两个自由度的抑震机器人结构，可对人体上肢肘部屈／伸、前臂旋转运动过程中产生的震颤进行抑制。研制了抑震控制器，能够完成抑震控制算法的运行、震颤信息的转换与处理、控制量的输出以及与上位机通信等工作。设计了模拟人体上肢震颤系统，为抑震试验提供震颤信

3、息。在此基础上进行了抑震试验系统运动控制试验，试验结果显示，所研制的抑震试验系统能够较好的模拟人体的震颤过程。关键词：震颤；磁流变阻尼器；抑震机器人；抑震控制器；手臂模拟系统【Abstract】Byapplyingthemagnetorheologicaldamperdeveloped，atrenorsuppressionrobotwith2degreeoffreedomwnsdesigned，whichtremoroccurredintheprocessofelbowflexionorextensionandforearmrevolvingcanbesuppressed．

4、enatremorsuppressioncontrollerWaSdeveloped．whichcanexecutethetremarsuppressioncontrolalgorithm．convertandprocessthetremorinformationwellasoutputthecontrolcurrentandcommunicatewiththePCandSOon．Finallythetremarsystemforsimulatingarmwasdesigned，whichcanoutputtremorinformationforthetremorsuppr

5、essiontest．Basedonaboveresuhs，themotioncontroltest．厂0rthetremorsuppressiontestsystemwasdone，whichresultshowsthatthetremorsup—pressiontestsystemcansimulatethetremarefectually．Keywords：Tremor；Magnetorheologicaldamper；Tremorsuppressionrobot；Tremorsuppres—-sioncontroller；Simulatearmtremorsyste

6、m中图分类号：THI6文献标识码：A研究过程中需要考虑的重点问题之一，而磁流变阻尼器通过提供1引言阻尼力矩对患者的震颤进行抑震，因此是安全的，所以磁流变阻“震颤”是人体的一种无意识的、有一定节奏的、近似正弦曲尼器非常适合应用于人体的抑震。应用有限元方法，可以实现磁线的运动，通常出现在人的四肢与头部_1l。震颤，尤其是病理性震流变阻尼器力学性能的分析171，应用ANSYS提供的优化算法对阻颤给众多患者的Et常生活带来了极大不便，甚至致使患者的生活尼器进行优化设计可充分发挥材料磁性能，从而减小阻尼器的体不能自理，目前医学上也缺少完全治愈震颤的方法[21。抑震机器人积与重量18]

7、。所研制的磁流变阻尼器结构与性能，如图1所示。的研制具有重要的实际应用意义，并受到了许多科研人员的关注。目前，抑震机器人主要分为固定式与便携式两种，固定式抑震机器人安装于患者的轮椅或者桌子上13]，运动空间相对固定，而便携式抑震机器人多采用外骨骼结构，工作时依附于人体，并随人体一起运动，相比之下，便携式抑震机器人可为震颤患者提供更一大的运动空间。抑震实验过程中，需要对抑震策略进行反复实验，电流／(A)并需要对震颤严重程度不同的震颤对象进行抑震试验，使震颤患(a)磁流变阻尼器1(b)阻尼器1性能者配合抑震试验会对患者