文档介绍：华中科技大学硕士学位论文
摘要
临床数据显示,近年来中风和脑外伤而导致的肢体瘫痪患者数量显著增加,其
中大多生活无法自理,不仅造成患者生理和心理上的巨大压力,而且给患者家庭和
社会带来了沉重的负担。本文旨在开发一种新型的可穿戴的用于手功能康复的智能
机器人系统,辅助患者完成手指抓握和伸展运动,解决传统人工康复训练方法中存
在的问题。
论文首先设计了机器人的机械结构,使之符合人手的生理特征,并且采用气动
肌肉作为驱动器,使机器人具有穿戴舒适性和使用安全性,适合家庭和社区中使用。
在此基础上,本文对机器人控制系统的硬件进行了设计,系统采用 DSP 芯片
TMS320F2812 与单片机 C8051F020 协调控制方式,DSP 主要负责传感器数据采集、
智能控制算法及数据输出,单片机负责管理外围电路、人机交互等,DSP 与单片机
之间通过双口 RAM 进行高速通信,实现数据共享,并外扩了 8 个数模转换通道输出
控制信号,可独立控制 8 条气动肌肉。机器人系统与计算机通过串口通信,既可以
将训练数据传输给计算机进行参数处理和分析,通过计算机屏幕或者其他媒体(如
声音)为治疗师和患者提供实时而简洁的反馈信息,也可以接收计算机的控制命令,
设定训练模式、训练参数等,并且控制系统自带液晶显示器与键盘,外扩 4MB 的
FLASH 存储器,完全可以脱离计算机独立使用。接着论文介绍了四层 PCB 电路板的
设计经验,说明了设计时的注意事项。最后对系统硬件进行了调试,使控制电路可
以稳定工作。
S 开发环境对系统进行了软件设计与调试,实现了控制系统的采集、
通信、输出控制、人机交互等功能,并且运行稳定可靠。
关键词: 康复机器人,结构设计,控制系统,TMS320F2812,C8051F020,双口 RAM
I
华中科技大学硕士学位论文
Abstract
The clinical data demonstrated that the number of limbs paralysis caused by stroke
and traumatic brain injury is obviously increased in recent years, most of them can’t take
care of themselves, and it not only results in tremendous physical and psychological
pressure, but also brings a serious burden to their family and the society. The goal of this
paper is to develop a novel wearable device for robotic assisted hand repetitive therapy. It
can provide assistive forces required for grasping and finger extension, and solve the
problems in traditional artificial rehabilitative training methods.
In this thesis, the robot's mechanical structure is designed firstly and made to
conform to the hand physiological characteristic. A pneumatic muscle (PM) is designed to
driven therapeutic device. The robot is fortably and safely. It suits to using in
family munity. Base on this, the control system's hardware is designed. The
system uses DSP chip TMS320F2812 and the SCM (Single Chip puter)
C8051F020 coordination control mode. The DSP is mainly responsible for data
acquisition, intelligent control algorithm and data output, and the SCM