外骨骼康复机器人上肢结构和手部机电控制系统的设计及仿真

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1、捅晏外骨骼康复机器人是一种结合了人的智能和机械动力装置以及康复医疗手段的一种机器人，是人与机的有机结合体，能够辅助患者对上肢进行康复锻炼和驱动手指进行独立的弯曲和内收／多't-展的康复运动，实现患者的术后康复治疗。本文是主要做了以下工作：(1)对外骨骼康复机器人进行综述通过查阅各种相关的文献资料，对与本文相关的材料进行整理，以此介绍了外骨骼机器人的国内外研究现状。(2)外骨骼康复机器人上肢的结构设计、运动学分析和仿真鉴于人体上肢的运动原理，对外骨骼康复机器人的上肢进行了结构设计，可以辅助患者进行上肢的康复锻炼；

2、对机器人上肢进行了运动学分析；选用软件Pro／e的运动仿真模块对机器人的上肢进行运动仿真。(3)外骨骼康复机器人手部气动系统的设计通过对比各个驱动方式的优缺点，选出最适合外骨骼康复机器人的驱动方式一气动驱动；介绍了气动系统的各个组成部分，通过计算合理地选择出气动系统的元件型号；对气动系统的控制回路进行设计；考虑到断电保护措施，设计了辅助气源控制系统。(4)外骨骼康复机器人手部机电控制系统的设计方案介绍了外骨骼康复机器人手部的康复训练过程和手部机电控制系统的设计过程；确定了外骨骼康复机器人的总的任务；总结外骨骼康

3、复机器人手部系统的工作过程；对外骨骼康复机器人手部机电控制系统的控制算法进行了确定，并用模糊控制算法对系统进行控制。(5)外骨骼康复机器人手部机电控制系统的硬件设计和软件设计确定了控制系统的主机机型为三菱PLC系列FX2N．48MR，并对PLC的外部接线进行了设计，用梯形图进行了编程；对外骨骼康复机器人的传感器、A／D转换器进行了选择；使用软件GT-Designer3对系统的人机界面进行了设计；对上位机系统行了设计，并用VB对上位机和下位机之间的通讯进行编程。关键词：外骨骼机器人；气动系统；PLC；机电控制系统

4、AbstractExoskeletonrehabilitationrobotisarobotthatitiScombinedofhumanintelligenceandmechanicalpowerplantandrehabilitationofmedicalinstruments．Arobotisanorganiccombinationofmanandmachine，itisabletoassistpatientswithupperlimbrehabilitationexerciseandtodrivepat

5、ientswithfingerindependentflexionandadduction／abduction，anditisachievedpostoperativerehabilitationpatient．Themainresearchworkinthispaperisshownasfollow：(1)SummaryofexternalskeletalrehabilitationrobotThereiSabriefintroductionofthedevelopmentfortheexoskeletonr

6、obotathomeandabroad．Andweanalyzethemechanicalstructure，theoverallperformanceandthecontrolstrategyforthedomesticandforeigntypicalexoskeletonrobot．(2)Exoskeletonrehabilitationrobotarmstructuredesign，kinematicsanalysisandsimulat．ionBasedontheprincipleofhumanupp

7、erlimbmovement，theupperlimbofexternalskeletalstructurerehabilitationrobotsweredesignedtoassistpatientswithupperextremityrehabilitationexercises．Therobotarmkinematicswasanalyzed．BasedonthesimulationmoduleofPro／e，therobotarmmotionsimulationwasanalyzed．(3)Desig

8、nexoskeletonrehabilitationrobothandpneumaticsystemBycomparisonoftheadvantagesanddisadvantagesofeachdrivemode，pneumaticdriveiSchosenthatitiSthemostsuitabledrivingmethodofrehabilitationrobotsexosk