【摘 要】
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随着机器人技术的进步和康复医学的发展,国内外研究机构开始尝试中枢神经损伤患者的康复训练中引入机器人技术。本课题所研究的下肢康复机器人,应用对象是由于脑卒中、神经损
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随着机器人技术的进步和康复医学的发展,国内外研究机构开始尝试中枢神经损伤患者的康复训练中引入机器人技术。本课题所研究的下肢康复机器人,应用对象是由于脑卒中、神经损伤等引起的神经受损失去行走能力的患者。国内下肢康复机器人的市场已日渐成熟,然而国内在下肢康复领域的技术上还跟国外存在较大差距,对于下肢康复机器人技术的研究已迫在眉睫。本课题的主要任务是对采用六自由度机械腿的活动平板式下肢康复机器人进行研究,从而提出改进方案,并设计和搭建一个全新的控制系统,在原理样机上实现康复训练功能。本文首先分析了国内外下肢康复机器人的发展现状,对课题研究的难点进行了分析,并简要介绍了独创性的六自由度足腿式外骨骼结构,机械腿关节采用直流电机驱动而跑台采用交流电机驱动。根据机器人的驱动方式特点,并基于系统精确性、稳定性和安全性等因素的考量,设计了以工业PC为控制平台,采用CAN总线通信方式,通过Copley CAN卡和驱动器结合CML C++类库提供的PVT运动控制功能,实现各关节的多轴协调控制,完成康复训练功能。上位机控制软件基于VC++开发,并搭载了 MySQL数据库对患者信息进行管理。本文通过外骨骼机械腿的运动学分析,结合从文献获得的标准步态曲线,求得了起步状态、正常行走状态、止步状态下完整的步态数据。并根据外骨骼机械腿的驱动机构的详细参数,将步态数据折算为了电机所需要的于PVT格式的数据,从而用于电机的运动控制。本文最终对下肢康复机器人进行了康复训练功能测试,并通过测试数据对机器人的实时性和稳定性进行了评估,从而进一步验证了本课题搭建的下肢康复机器人控制系统的可行性和有效性。
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