绳驱动助行机构控制

发布时间：2018-01-08 13:15

  本文关键词：绳驱动助行机构控制　出处：《哈尔滨工程大学》2011年硕士论文　论文类型：学位论文

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【摘要】：随着人口老龄化加剧,外伤和交通事故的增多,越来越多的人群需要不同程度的肢体康复治疗,减重步态训练是下肢患者康复治疗普遍采用的有效方法之一,康复效果也得到了众多国内外康复中心的认可。本文研究的绳驱动助行机构属于减重步态训练的一种,能够帮助截瘫、偏瘫和有下肢行走困难的患者进行下肢康复训练,具有较广泛的应用价值。 本文首先介绍了助行康复机器人的国内外研究现状,并分析了绳索牵引技术在康复领域方面的应用。根据绳索牵引具有结构简单、柔顺性好等众多优点,提出了基于绳驱动的助行机构总体方案,利用Pro/E三维设计软件进行了绳驱动助行机构的结构研究。 其次,利用Matlab/Simulink仿真环境下的机构系统模块集(SimMechanics)建立了助行机构的仿真模型,根据人体下肢运动原理,进行了助行机构的运动仿真分析研究,分析结果验证助行机构研究的合理性和正确性。 再次,依据绳驱动助行机构运动控制的需要,制做了绳驱动助行机构系统的实验样机,进行了绳驱动助行机构控制系统的研究与仿真分析。并基于dSPACE半物理仿真系统对绳驱动助行机构系统进行了实验研究,主要包括控制系统的驱动控制特性试验,不同条件下的轨迹跟踪试验和减重步态康复训练控制实验。通过对实验结果进行分析,结果表明绳驱动助行机构系统的控制性能和精度满足患者减重步态训练的要求。
[Abstract]:With the aging of the population and the increasing number of injuries and traffic accidents, more and more people need different degrees of limb rehabilitation treatment. Weight loss gait training is one of the most effective methods of rehabilitation treatment for lower extremity patients. The effect of rehabilitation has been recognized by many rehabilitation centers at home and abroad. The rope driven walking aid mechanism studied in this paper is a kind of weight-reducing gait training which can help paraplegia. The patients with hemiplegia and lower limb walking difficulties have extensive application value for lower limb rehabilitation training. This paper first introduces the research status of walking rehabilitation robot at home and abroad, and analyzes the application of rope traction technology in rehabilitation field. According to the advantages of rope traction, such as simple structure, good flexibility and so on. The overall scheme of rope driven assist mechanism is proposed, and the structure of rope driving aid mechanism is studied by using Pro/E 3D design software. Secondly, the simulation model of the mechanism assistance mechanism is established by using the mechanism system module set SimMechanics under the Matlab/Simulink simulation environment. According to the principle of human lower limb motion, the kinematic simulation analysis of the walking aid mechanism is carried out, and the results verify the rationality and correctness of the research. Thirdly, according to the need of the motion control of the rope driven walking aid mechanism, the experimental prototype of the rope driven moving aid mechanism system is made. The control system of rope driving mechanism is studied and simulated. Based on dSPACE semi-physical simulation system, the system of rope driving aid mechanism is studied experimentally. It mainly includes the drive and control characteristic test of the control system, the track tracking test under different conditions and the control experiment of weight-reducing gait rehabilitation training. The results of the experiment are analyzed. The results show that the control performance and precision of the rope driven walking aid system can meet the requirement of gait training.
【学位授予单位】：哈尔滨工程大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2011
【分类号】：TH112

【参考文献】

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本文编号：1397248