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《哈尔滨工程大学》 2012年
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外骨骼上肢康复机器人控制系统研究及仿真

代永波  
【摘要】:外骨骼上肢康复机器人是康复机器人的一个重要的研究领域,已经受到了国内外康复研究机构的重视。在我国,上肢功能损伤的残疾人数量大,但能够及时接受康复治疗的人很少,研发上肢康复系统对于发展我国的上肢康复医疗服务有着非常重要的意义。本课题就是为外骨骼上肢康复机器人设计控制系统,并对其进行仿真分析。 本文首先介绍了上肢康复机器人的国内外发展现状,并对现有控制技术和发展前景做了分析和展望。在分析了上肢康复训练方法的基础上,确定了外骨骼上肢康复机器人总体的控制方案,包括了伺服控制系统方案的选择,并选取了相关的硬件设备,如伺服控制器等,同时确定了上位机软件控制方案功能。 对外骨骼上肢康复机器人的运动学和动力学进行了数学模型分析和仿真分析,得到了上肢康复机器人的运动学和动力学数据,在此基础上,对机器人的工作空间进行了分析,对患者在康复训练过程中的典型轨迹进行了分析。 设计了基于PC机的继电器逻辑控制系统,实现了对外骨骼上肢康复机器人供电系统的逻辑控制,并提供了红外安全系统和PC机继电器安全系统。在设计完成电路后,通过Simulink中的工具箱Stateflow搭建了逻辑仿真程序,在仿真环境下观察了设计电路的合理性,最后选择了电气元件。 在Microsoft Visual C++6.0软件环境下,完成了上肢康复机器人训练软件系统,可以实现机器人单关节/多关节控制、轨迹示教控制和主动控制和强大的数据库管理功能。
【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】:2012
【分类号】:TP242

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【参考文献】
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