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可穿戴式下肢康复机器人系统研究
资料介绍
下肢康复机器人是近年来机器人技术与康复医学工程相结合而产生的用于对下肢患者进行辅助康复训练的一种人机系统。随着近年来人口老龄化速度的加快以及各种疾病导致的下肢运动功能障碍患者的增多，下肢康复机器人技术作为康复机器人的一个重要分支，已经成为了国际机器人领域一个新的研究热点。
在综合分析了目前国内外研究人员在本领域的研究工作后，本文提出了“可穿戴式下肢康复机器人系统研究”的课题。在本文中，首先搭建了一个智能下肢康复机器人系统的总体框架，并对其工作原理和基本组成作了简要介绍。根据总体的功能要求，所设计康复机器人系统主要包括了机器人本体结构、康复评价系统、上，下位机控制系统四个组成部分。机器人本体是康复训练的基础。本文在机器人本体结构设计方面，首先设计了一个“串并联混合驱动”的下肢康复机器人机械结构，然后对该结构进行了机构理论分析和运用MATLAB中的Simulink和SimMechanics工具箱对其进行了运动学、动力学仿真研究。康复评价是康复治疗的基础。由于目前的康复评价多为定性的主观评价，没有一个定量的评价标准，从而严重制约了智能康复器械的产生。针对这个现状，本文在康复评价方面，首次引入了“关节角健康带”和“健康评定指数(HAI)”这两个概念来完成了对下肢患者的下肢伤残程度进行了定量化康复等级评定和康复策略制定的目的。该系统的控制系统采用上下位机分散控制的结构来建立。在上、下位机控制系统设计中，首先搭建了该机器人康复系统的总体控制方案，然后分别对上下位机中主要的软、硬件设计过程作了系统分析。上位机主要负责与用户的交互、大量数据的处理、轨迹规划、生成控制指令和与下位机的通讯等任务，由个人计算机来完成一切工作。下位机主要用来完成数据的采集、输出执行器控制指令和与上位机通讯等工作，其主要由单片机来搭建。
最后通过将控制系统、机构模型在Simulink/SimMechanics环境中联合仿真，验证该结构模型设计的合理性和控制系统的快速性、准确性。
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