手臂康复训练机器人的结构设计及控制系统研究

康复机器人属于医疗机器人范畴,是机器人技术在医疗领域的新应用,在欧美等国家已经得到了科研工作者和医疗机构的普遍重视,近年来也取得了一些有价值的成果,在我国,康复医学工程虽然得到了普遍的重视,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、人机工程化的康复机器人的需求。所以康复训练机器人广阔的市场前景将推动这一新型的技术在以后得到更多的重视与推广。 本文首先介绍了康复机器人的国内外发展现状和应用情况,提出了手臂康复训练机器人极坐标式的结构方案、电机驱动方案和上/下位机两级控制方案。进行了机械结构设计,建立了机器人的机构模型,同时还对驱动电机进行选择。 进行了机构的运动学分析,两个关节伺服系统的建模与仿真。 进行了康复机器人的伺服电机驱动与控制电路、串行通讯电路、传感器数据采集等硬件电路的设计,开发了基于AVR单片机汇编语言的下位机控制软件。 进行了康复机器人的性能试验。试验结果表明,研制的手臂康复训练机器人具有负重能力强、移动平稳、速度可调,通讯准确等特点,性能指标达到了设计要求。