文档介绍：东华大学硕士学位论文上肢康复机器人设计与运动规划姓名:李妍姝申请学位级别:硕士专业:机械设计及理论指导教师:王生泽 2012-02 东华人学硕士学位论文摘要上肢康复机器人设计与运动规划摘要中风和脑外伤而导致的肢体瘫痪患者大多生活无法自理,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沉重负担。同时我国和许多国家一样,正步入老龄化社会,据统计,我国 60岁以上的老年人口占全国人口的10%以上。康复机器人是在这种需求形式下应运而生的一个研究领域。本论文旨在研制一种上肢康复机器人,并对其进行运动规划。本文在分析5一DOF外骨骼式上肢康复机器人特点的基础上,对康复机器人进行了正运动学、逆运动学分析与康复运动规划研究。选用几何法逆运动学分析,在逆解存在多组解的情况下,以“关节运动程度均衡"作为评价标准选取适合康复运动解。文中提出了3种康复运动模式,针对不同康复运动模式结合干涉检查进行康复运动规划, 实现康复运动功能。文中还对上肢康复机器人原型系统进行了运动控制仿真,为此后的物理原型控制做了充分准备。论文主要做了以下研究工作: 1、上肢康复机器人方案与结构设计查阅相关资料,分析现有康复机械臂与机械手的缺点和不足,提出了机械臂与机械手合为一体的上肢康复机器人方案,并根据手指的生理特征及主要康复功能来简化机械手设计:一是通过少自由度机构东华大学硕士学位论文摘要实现,二是通过充气式手套方式实现。采用上述方案研究制定上肢康复机器人,并进行了改进完善设计。 2、上肢康复机器人分析本文利用连杆坐标系D—H法,建立上肢康复机器人的连杆坐标系简图,建立了该机器人的运动学模型,对机器人进行了运动学正解、逆解问题的研究,并提出以“关节运动程度均衡"作为评价标准选取适合康复运动解;利用图解法对机器人工作空间的正问题进行了分析; 采用包容体法建立了上肢康复机器人与人体的简化模型,并对其进行了干涉分析;最后进行了气动平稳性的研究。 3、上肢康复机器人康复运动规划文中提出了3种运动模式,分别为患者自主选择模式,被动趣味/功能运动模式以及促进生物反馈康复运动模式。在遵循康复机器人特点的基础上,分别针对3种运动模式进行运动规划,旨在保证患者安全的前提下完成既定康复训练任务。 4、上肢康复机器人运动的实现在1~3研究内容的基础上,借助LabVIEW软件对康复机器人虚拟原型(SolidW,orks三维建模)的运动进行驱动控制仿真,以更有效的方式实现对物理原型的控制。关键词:上肢康复机器人;运动学分析;干涉分析;康复运动规划; 虚拟原型;控制仿真东华大学硕士学位论文摘要 THE DESIGN OF UPPER LIMB REHABILITATIVE RoBoT AND THE MoTIoN PLANNING ABSTRAC T Stroke andtraumatic braininjury tend to cause patients can not take care notonly causes enonnous pressure ofthepatient physically and psychologicall弘but alsoimposes aheaVy burden tothepatient’s family ,China andmany countries are tending toaging societ According tostatistics,China’s elderlypopulation aged over Ounted for more than Opercent of the country’s project aims todeVelop an upper 1imb rehabilitationrobot,and researchesrehabilitatiVe H10tion planning. This paper researches kinematics aJlalysis a11drehabilitatiVemotion pla皿ing, which based on the characters of the 5一DOF exoskeleton—type robotforupper limb geomet叫method toanalyses thekinematics and propose balance of thejoint moVement de黟ee as aneValuation criterion tochoose