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二自由度康复训练机器人系统的设计
资料介绍
中风是对老年人的身体健康造成危害的主要病症之一，大部分的中风患者会出现肢体行为障碍症状，严重时出现偏瘫。临床实验表明，及早进行康复训练可以通过逐步刺激促使脑部损伤部位的康复，实现对肢体行为的有效控制，降低脑卒中的致残率。将康复机器人技术运用于中风患者的康复训练满足了市场对康复训练器械智能化的需求，因此，本课题具有非常重要的研究前景。
本文深入分析了国内和国外的上肢康复训练机器人的研究现状及应用情况，提出了一种二自由度上肢康复训练机器人系统。具体工作如下:
根据上肢康复机器人的应用场合和应用对象，制定了系统的总体设计方案，包括康复机器人本体的设计、驱动方式的选择和运动控制系统方案的设计。
提出了一种基于双并行连杆机构的康复机器人。根据人体上肢的生理尺寸和运动特点分析了人体结构的运动空间，通过坐标变换法分析了机构的工作空间，利用MATLAB软件分别绘制了人体上肢运动空间和机构工作空间三维图，并对两者进行了比较，验证了机构的合理性。
设计了二自由度康复训练机器人系统的硬件控制电路，主要包含的电路模块有:数据采集模块、数模转换模块、电机控制模块、USB通信接口模块以及电源模块。硬件电路的主控芯片选用C8051F340单片机，利用keil C51单片机软件开发系统开发了下位机软件。
利用Visual C++设计了康复机器人系统的人机交互界面，其中包括机器人末端运动信息的显示模块、训练模式及参数选择模块、康复游戏模块和数据库模块。
最后通过对康复机器人系统进行位置跟踪实验、示教功能实验，验证了康复机器人相应模块的功能，达到了设计的要求。
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