隨著偏癱康復應用中上肢康復外骨骼機器人的應用越來越廣,保證人機交互的舒適性,減小人機交互中的對抗力逐漸成為研究的熱點,如何設計滿足條件的硬件控制系統(tǒng)平臺是設計合適的機器人系統(tǒng)的前提。本論文主要面向上肢康復外骨骼機器人系統(tǒng),進行硬件控制系統(tǒng)、實時性指標評價以及實時性優(yōu)化相關的研究,具體包括以下三個方面:設計針對上肢外骨骼的被動、主動與阻抗力控制模式需求的硬件控制系統(tǒng)。首先結合了機械結構,完成了運動控制系統(tǒng)與交互力采集系以及關節(jié)絕對角度檢測系統(tǒng)的需求分析與設計。針對系統(tǒng)中難以通過傳統(tǒng)方式對角度進行檢測的法蘭耦合關節(jié),設計了一種霍爾傳感器環(huán),結合運動控制器的關節(jié)相對運動角度實現(xiàn)對關節(jié)絕對角度的檢測。最后進行了主控制單元的設計,通過CAN總線以及CANopen協(xié)議實現(xiàn)控制單元以及系統(tǒng)中的其他單元的實時數(shù)據(jù)交換。根據(jù)系統(tǒng)結構設計了一套系統(tǒng)軟件,并通過交互力跟隨實驗驗證了系統(tǒng)的功能性設計。針對控制系統(tǒng)需求,本文提出了基于力跟隨控制下的上肢康復外骨骼機器人硬件控制系統(tǒng)實時性評價指標與一種基于異構控制系統(tǒng)的分布式主控制系統(tǒng)設計方法。通過系統(tǒng)對力變化的響應速度來對系統(tǒng)的實時性進行評價,并針對硬件控制系統(tǒng)... 

【文章來源】：電子科技大學四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：75 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

國外研究的一些上肢康復外骨骼機器人系統(tǒng)

第一章緒論EMG信號讀取肌肉的力量來實時調整阻抗參數(shù)，機械臂固定于輪椅上，可以根據(jù)使用者的意圖進行移動和對外骨骼進行控制，完成主動方式的運動控制和康復評估訓練。圖1-4日本佐賀大學研制的SUEFUL-7大部分針對于中風偏癱康復的外骨骼機器人都是用電動力電機作為驅動器，但也有些上肢康復系統(tǒng)使用液壓系統(tǒng)進行驅動，比如荷蘭屯頓大學研究的LIMPACT液壓驅動上肢外骨骼系統(tǒng)[28]。LIMPACT結合了非常輕的一個外骨骼框架和強力的液壓系統(tǒng)來減輕穿戴者使用手臂時的負擔，使用被動重力平衡算法來補償正常人穿戴時手臂的重量，可以根據(jù)不同穿戴者自動進行動態(tài)調整[29]。圖1-5荷蘭屯頓大學研制的液壓驅動的LIMPACT機器人哈爾濱工業(yè)大學也設計及了一款可以通過電腦分析和處理人體表面肌電信號來對人體運動進行感知的五自由度穿戴式上肢康復外骨骼機器人，通過結合表面肌電信號和多維力傳感器信號，控制機器人末端位置的運動速度來實現(xiàn)對病人的主動康復和被動康復訓練[30]。5

第一章緒論EMG信號讀取肌肉的力量來實時調整阻抗參數(shù)，機械臂固定于輪椅上，可以根據(jù)使用者的意圖進行移動和對外骨骼進行控制，完成主動方式的運動控制和康復評估訓練。圖1-4日本佐賀大學研制的SUEFUL-7大部分針對于中風偏癱康復的外骨骼機器人都是用電動力電機作為驅動器，但也有些上肢康復系統(tǒng)使用液壓系統(tǒng)進行驅動，比如荷蘭屯頓大學研究的LIMPACT液壓驅動上肢外骨骼系統(tǒng)[28]。LIMPACT結合了非常輕的一個外骨骼框架和強力的液壓系統(tǒng)來減輕穿戴者使用手臂時的負擔，使用被動重力平衡算法來補償正常人穿戴時手臂的重量，可以根據(jù)不同穿戴者自動進行動態(tài)調整[29]。圖1-5荷蘭屯頓大學研制的液壓驅動的LIMPACT機器人哈爾濱工業(yè)大學也設計及了一款可以通過電腦分析和處理人體表面肌電信號來對人體運動進行感知的五自由度穿戴式上肢康復外骨骼機器人，通過結合表面肌電信號和多維力傳感器信號，控制機器人末端位置的運動速度來實現(xiàn)對病人的主動康復和被動康復訓練[30]。5

【參考文獻】：
期刊論文
[1]早期康復治療對腦卒中患者肢體功能恢復的影響[J]. 劉孟花,劉瑩瑩,宋凱紅,劉輝.  中國實用神經(jīng)疾病雜志. 2019(23)
[2]基于霍爾傳感器的永磁同步電機高精度轉子位置觀測[J]. 張懿,張明明,魏海峰,李垣江,劉維亭.  電工技術學報. 2019(22)
[3]康復機器人在腦卒中偏癱康復中的應用研究進展[J]. 龐晨晨,李瑞玲,馮英璞.  護理研究. 2019(21)
[4]腦卒中患者康復護理研究進展[J]. 曹永菊.  護理實踐與研究. 2019(20)
[5]腦卒中偏癱患者早期康復護理研究進展[J]. 吳紅霞.  心理月刊. 2019(18)
[6]中國康復醫(yī)學科學研究的發(fā)展歷程[J]. 吳毅,岳壽偉,竇豆.  中國康復醫(yī)學雜志. 2019(09)
[7]老年腦卒中的康復治療[J]. 張雙鶴,李春輝.  實用老年醫(yī)學. 2019(08)
[8]淺談嵌入式計算機技術及應用[J]. 張昆,滕振芳.  科學咨詢（科技·管理）. 2019(01)
[9]基于CAN的分布式機器人控制系統(tǒng)設計[J]. 王亞峰,陳昊,張軍,任杰夫.  電子設計工程. 2017(14)
[10]一種上肢外骨骼康復機器人的控制系統(tǒng)研究[J]. 王露露,胡鑫,胡杰,方又方,何榮榮,喻洪流.  生物醫(yī)學工程學雜志. 2016(06)

碩士論文
[1]上肢外骨骼康復機器人控制系統(tǒng)研究[D]. 張蔚然.山東建筑大學 2019
[2]上肢偏癱康復外骨骼機器人結構設計及初步實現(xiàn)[D]. 周呈科.電子科技大學 2019
[3]低頻重復經(jīng)顱磁刺激聯(lián)合上肢康復機器人對卒中后偏癱上肢運動功能的影響[D]. 林鴻新.南方醫(yī)科大學 2019
[4]基于DSP的助力外骨骼嵌入式控制系統(tǒng)研究[D]. 呂攀.浙江大學 2019
[5]腦卒中康復期站立平衡及行走步態(tài)研究[D]. 王威.山東大學 2018
[6]腦卒中偏癱上肢康復外骨骼機器人的基礎理論研究[D]. 梁康貴.哈爾濱工業(yè)大學 2016
[7]IEEE1394串行總線協(xié)議在以太網(wǎng)絡中的應用研究[D]. 宮紀明.合肥工業(yè)大學 2009



本文編號：3138715