摘要

上 肢 康 复 机 器 人 是 医 疗 机 器 人 的 一 个 重 要 分 支 ， 它 以 偏 瘫 脑 卒 中 病 人 运 动 疗 法 中 的 运 动 再 学 习 理 论 为 基 础 ， 融 合 了 医 学 、 生 物 学 、 机 械 学 、 信 息 与 计 算 机 科 学 等 诸 多 学 科 ， 是 目 前 国 内 外 的 研 究 热 点 。 本 文 对 上 肢 康 复 机 器 人 系 统 的 总 体 设 计 、 运 动 学 分 析 、 运 动 控 制 系 统 、 机 器 人 样 机 及 实 验 等 进 行 了 研 究 和 开 发 ， 为 该 领 域 产 品 设 计 奠 定 理 论 基 础 、 提 供 技 术 支 撑 。

论 文 结 合 上 肢 解 剖 学 和 运 动 治 疗 理 论 ， 从 安 全 性 、 仿 生 学 、 外 骨 骼 材 质 、 训 练 任 务 、 安 装 使 用 等 几 个 方 面 总 结 出 上 肢 康 复 机 器 人 的 设 计 要 求 ;在 此 基 础 上 ， 设 计 出 了 轻 型 、 运 动 可 靠 的 上 肢 外 骨 骼 康 复 机 器 人 肘 关 节 机 械 系 统 ， 并 详 细 介 绍 了 康 复 机 器 人 系 统 的 机 械 本 体 和 控 制 策 略 。

关键词:上肢康复机器人，运动学分析，运动控制系统

ABSTRACT

As an important branch of medical robot， the rehabilitation training robot for stroke hemiplegic patients is a hot research topic both at home and abroad. Based on motor relearning theory， it combines many technology fields such as medicine， biology， mechanics， information & computer science， etc. This thesis makes researches on system design， kinematic analysis， motion control system， prototype and experiment， and lies the foundation for further theoretical research and provides technical supportings.

Taking safety， bionics，exoskeleton material， training mission and installation use into consideration， the design rules for upper limb rehabilitation robot are proposed on basis of human upper limb anatomy and motion rehabilitation theory. Under the guidance of rules， a novel exoskeletal upper limb rehabilitation robot for patients in light and movement reliable is developed.The mechanical structure， control strategies of the rehabilitation system are also introduced.

Keywords: Upper limb rehabilitation robot，Kinematic analysis，Motion control system

目录

摘要

ABSTRACT

第1章 绪论

1.1 研究背景及意义

1.2 上肢康复医疗机器人的国内外发展现状

1.3 肘关节

1.3.1 上肢外骨骼自由度分析

1.3.2 肘关节结构

1.3.3 肘关节的运动及参数

1.4 外骨骼机械设计

1.4.1 结构设计

1.4.2 驱动系统种类及各优缺点

1.4.3 能源

1.4.4 举例比较

1.5 控制系统

1.6 上肢康复机器人康复训练策略关键技术综述

1.7 发展前景

第2章 外骨路式机器人上肢康复肘关节方案设计

2.1 上肢生理特点与康复治疗方法

2.1.1 手臂的生理结构特点

2.1.2 复治疗方法

2.2 机器人上肢康复系统构建

2.3 肘关节系统方案

第3章 肘关节机械系统设计

3.1 机构驱动方案

3.2 机构运动方式

3.3 机构方案

3.4 零部件具体设计

3.3.1 上臂

3.3.2 下臂

3.3.3 拉杆

3.3.4 装配图

第4章 系统运动仿真及有限元分析

4.1 运动仿真

4.1.1 机构组装

4.1.2 机构设置

4.1.3 运动分析

4.2 有限元分析

4.2.1 创建模型

4.2.2 建立分析模型

4.2.3 结构分析

第五章 系统控制策略

5.1 表面肌电信号的产生机理与特点

5.2 基于sEMG信号的上肢康复机器人控制策略

5.2.1 上肢康复训练动作目标集设计

5.2.2 表面肌电电极的布置与信号采集

5.2.3 基于sEMG动作辨识的自主性被动训练方案

致谢

参考文献

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