下肢康复机器人控制及实验研究

发布时间：2017-04-07 10:18

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【摘要】：康复训练机器人技术是近年来迅速发展起来的一门新兴技术,是机器人技术在医学领域的新应用。下肢康复训练机器人是其中的一种,它可以模拟正常人的行走姿态,对下肢有运动障碍的病人进行下肢康复训练。本课题的主要研究内容是下肢康复训练机器人的机构仿真和设计、控制系统设计和实验研究。 本文介绍了康复训练机器人的国内外发展现状和应用情况,提出了下肢康复训练机器人的总体方案设计;运用MATLAB中的机构系统模块集(SimMechanics Blockset)分别对步态机构和姿态机构进行机构建模和仿真,找出适合正常人行走轨迹的机构参数,为机器人的控制系统提供必要的理论依据和参数。 根据仿真分析的结果,研制下肢康复训练机器人的步态和姿态控制系统,设计机器人的步态电机驱动与控制电路、姿态电机驱动与控制电路、串行通讯电路、编码器接口等硬件电路,开发基于AVR单片机汇编语言的下位机控制软件和基于VC++6.0的上位机用户操作界面。 介绍了下肢康复训练机器人的实验情况。研制了机器人实验样机,进行了硬件电路实验和系统性能实验,实验证明本康复训练机器人的机构和控制系统达到了设计要求,具有良好的康复训练效果。
【关键词】：下肢康复训练机器人 康复训练 机构仿真 AVR单片机
【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】：2004
【分类号】：TH789
【目录】：

• 第1章 绪论8-17
• 1．1 概述8-9
• 1．2 康复机器人技术的发展与研究现状9-15
• 1．2．1 国外康复机器人的发展概况10-13
• 1．2．2 国内康复机器人的发展概况13-15
• 1．3 课题来源与研究意义15
• 1．4 主要研究工作15-17
• 第2章 下肢康复机器人总体结构17-30
• 2．1 引言17-18
• 2．2 下肢康复机器人系统性能指标和总体构成18-19
• 2．2．1 下肢康复机器人系统性能指标18
• 2．2．2 下肢康复机器人的总体方案18-19
• 2．3 下肢康复机器人结构设计19-28
• 2．3．1 步态分析19-20
• 2．3．2 总体结构20-22
• 2．3．3 步态机构22-23
• 2．3．4 姿态机构23-28
• 2．4 本章小结28-30
• 第3章 下肢康复机器人机构运动学仿真分析30-41
• 3．1 引言30
• 3．2 下肢康复机器人的机构仿真30-40
• 3．2．1 下肢康复机器人步态机构仿真30-37
• 3．2．2 下肢康复机器人姿态机构仿真37-40
• 3．3 本章小结40-41
• 第4章 下肢康复机器人控制系统的研制41-62
• 4．1 引言41
• 4．2 下肢康复机器人控制系统总体设计41-42
• 4．3 控制系统硬件设计42-51
• 4．3．1 步态电机驱动与控制电路设计42-45
• 4．3．2 姿态电机驱动与控制电路设计45-46
• 4．3．3 步态电机传感器信号采集电路设计46-48
• 4．3．4 姿态电机编码器接口电路设计48-50
• 4．3．5 PI系数调节电路设计50-51
• 4．3．6 串口通讯电路的设计51
• 4．4 控制系统软件设计51-59
• 4．4．1 步态控制系统软件设计52-54
• 4．4．2 姿态控制系统软件设计54-57
• 4．4．3 步态单片机和姿态单片机的并口通讯57-59
• 4．5 上位机控制软件设计59-61
• 4．6 本章小结61-62
• 第5章 下肢康复机器人实验研究62-71
• 5．1 引言62
• 5．2 下肢康复机器人实验系统62-70
• 5．2．1 步态控制系统D/A转换电路实验63-64
• 5．2．2 步态控制系统F/V转换电路实验64-65
• 5．2．3 姿态控制系统电平转换电路实验65-66
• 5．2．4 姿态控制系统实验66-68
• 5．2．5 总体实验68-70
• 5．3 本章小结70-71
• 结论71-73
• 参考文献73-77
• 攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果77-78
• 致谢78

【引证文献】

中国期刊全文数据库 前1条

1 乔兵;马欧;;面向步行康复训练的质量虚拟去除主动人体重力支撑系统[J];南京航空航天大学学报;2011年01期

中国博士学位论文全文数据库 前1条

1 王令军;康复机器人样机研制及步态控制研究[D];哈尔滨工程大学;2010年

中国硕士学位论文全文数据库 前8条

1 王志忠;助行训练机器人机构设计及驱动控制研究[D];哈尔滨理工大学;2010年

2 邢学彬;下肢康复柔性关节机器人的研究[D];沈阳工业大学;2011年

3 张志成;外骨骼下肢助力机器人技术研究[D];哈尔滨工业大学;2011年

4 邵卫;机器人辅助上肢康复的虚拟现实训练系统的研究[D];上海交通大学;2012年

5 赵唯伟;卧式下肢康复机器人控制系统研究[D];哈尔滨工程大学;2007年

6 张杰;脑卒中瘫痪下肢外骨骼康复机器人的研究[D];浙江大学;2007年

7 王t

本文编号：290227