上肢康復(fù)機(jī)器人早期研究主要集中在歐美、日本等發(fā)達(dá)國家。目前這些國家醫(yī)療康復(fù)機(jī)器人的市場呈逐年上升趨勢。而我國目前對于上肢康復(fù)機(jī)器人的投入與歐美、日本仍有很大的差距,上肢運(yùn)動功能障礙康復(fù)機(jī)器人的研究任重而道遠(yuǎn)。隨著我國人口老齡化加劇,因中風(fēng)導(dǎo)致的上肢運(yùn)動損傷患者的增多,上肢康復(fù)機(jī)器人所具有的使用價值將會越來越大,其需求也將越來越大,因此發(fā)展具有核心競爭力的國產(chǎn)上肢康復(fù)機(jī)器人具有重大現(xiàn)實(shí)意義。與傳統(tǒng)工業(yè)機(jī)械臂相比較,安全性對于康復(fù)機(jī)器人研究來說至關(guān)重要。為了保障人與機(jī)器人交互過程的安全性,康復(fù)機(jī)器人的核心部件—柔順驅(qū)動器的性能就顯得尤為重要了。通過橫向比較國內(nèi)外關(guān)于柔順驅(qū)動器的種類與性能指標(biāo),本研究從仿生角度提出了一種剛度負(fù)載相匹配的柔順驅(qū)動器設(shè)計(jì)思路—“小負(fù)載,低剛度;大負(fù)載,高剛度”的負(fù)載選擇剛度機(jī)制,即人體上肢在從事重體力勞動時,肌肉緊繃,剛度變大;而在從事寫字畫畫等輕體力的工作時,肌肉松弛,剛度變小。為實(shí)現(xiàn)此剛度負(fù)載匹配的柔順驅(qū)動器功能,本文從機(jī)械結(jié)構(gòu),控制方法兩個角度設(shè)計(jì)該驅(qū)動器。在結(jié)構(gòu)上,該柔順驅(qū)動器通過在交互力小時表現(xiàn)出低剛度,獲得精確的力矩分辨率;在交互力大時表現(xiàn)出高剛度,... 

【文章來源】：天津大學(xué)天津市 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：71 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
字母注釋表
第一章 緒論
    1.1 課題的研究背景及意義
    1.2 柔順驅(qū)動器研究現(xiàn)狀
    1.3 本文的主要研究內(nèi)容
第二章 非線性剛度驅(qū)動器的系統(tǒng)設(shè)計(jì)
    2.1 引言
    2.2 彈性元件的非線性剛度原理
    2.3 非線性剛度驅(qū)動器結(jié)構(gòu)
    2.4 非線性剛度驅(qū)動器硬件系統(tǒng)
    2.5 本章小結(jié)
第三章 基于單關(guān)節(jié)驅(qū)動器的控制策略
    3.1 引言
    3.2 單關(guān)節(jié)非線性剛度驅(qū)動器位置控制
        3.2.1 非線性剛度驅(qū)動器運(yùn)動學(xué)模型
        3.2.2 運(yùn)動學(xué)模型實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證
    3.3 單關(guān)節(jié)非線性剛度驅(qū)動器力矩控制
        3.3.1 非線性剛度驅(qū)動器動力學(xué)模型
        3.3.2 非線性剛度驅(qū)動器力矩仿真
        3.3.3 力矩控制實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證
    3.4 單關(guān)節(jié)非線性剛度驅(qū)動器阻抗控制
        3.4.1 非線性剛度驅(qū)動器阻抗模型
        3.4.2 阻抗控制器實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證
    3.5 本章小結(jié)
第四章 基于單關(guān)節(jié)非線性剛度驅(qū)動器消除外界干擾的補(bǔ)償算法
    4.1 引言
    4.2 基于力矩模型的狀態(tài)方程
    4.3 干擾觀測器建立
    4.4 李雅普諾夫穩(wěn)定性分析
    4.5 干擾觀測器實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證
        4.5.1 干擾觀測器在力矩控制實(shí)驗(yàn)中的評定
        4.5.2 干擾觀測器在力阻抗控制實(shí)驗(yàn)中的評定
    4.6 本章小結(jié)
第五章 基于單關(guān)節(jié)非線性剛度驅(qū)動器消除彈性元件遲滯的補(bǔ)償算法
    5.1 引言
    5.2 基于阻抗模型的狀態(tài)方程
    5.3 基于Bouc-wen模型的算法原理
    5.4 李雅普諾夫穩(wěn)定性分析
    5.5 遲滯模型實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證
        5.5.1 Bouc-wen模型擬合驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)
        5.5.2 遲滯補(bǔ)償模型在恒定工作區(qū)間中的實(shí)驗(yàn)評定
        5.5.3 遲滯補(bǔ)償模型在阻抗控制中的實(shí)驗(yàn)評定
    5.6 本章小結(jié)
第六章 總結(jié)與展望
    6.1 工作內(nèi)容總結(jié)
    6.2 未來展望
參考文獻(xiàn)
發(fā)表論文和參加科研情況說明
致謝


【參考文獻(xiàn)】：
博士論文
[1]具有魯棒性的最優(yōu)干擾觀測器的系統(tǒng)性設(shè)計(jì)及其應(yīng)用[D]. 尹正男.上海交通大學(xué) 2012



本文編號：3149829