隨著中國老齡人口數(shù)量逐漸增加,患神經(jīng)系統(tǒng)疾病和心腦血管疾病的風(fēng)險也越大,這類疾病會伴有不同程度的偏癱癥狀。部分患者可通過后期康復(fù)治療恢復(fù)運動能力,康復(fù)訓(xùn)練需要醫(yī)護(hù)人員長時間輔助才能完成,為減少醫(yī)護(hù)人員的工作強度,康復(fù)機器人的研究變得越來越廣泛。在整個康復(fù)訓(xùn)練過程中,保護(hù)患者訓(xùn)練安全尤為重要。上肢在康復(fù)訓(xùn)練初期非常脆弱,很容易造成二次損傷,所以對康復(fù)機器人安全性提出更高的要求。為進(jìn)一步提高患者訓(xùn)練安全性和HEBUT–AR2上肢康復(fù)機器人的運動性能,對HEBUT–AR2上肢康復(fù)機器人關(guān)鍵機構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化,并對控制系統(tǒng)做了深入地研究。本文首先提出了HEBUT–AR3上肢康復(fù)機器人關(guān)鍵機構(gòu)的優(yōu)化方案。采用繩輪傳動機構(gòu),解決原鏈輪傳動機構(gòu)中鏈輪與鏈條負(fù)載過大,產(chǎn)生跳齒現(xiàn)象,分析了傳動機構(gòu)中繩輪和鋼絲繩負(fù)載受力情況,也對關(guān)鍵零件進(jìn)行了有限元分析。在機械結(jié)構(gòu)上,增加前臂旋轉(zhuǎn)訓(xùn)練和腕關(guān)節(jié)訓(xùn)練。為提高患者康復(fù)訓(xùn)練的安全性,在各個關(guān)節(jié)上增設(shè)位置可調(diào)的機械限位,保證患者訓(xùn)練安全,提高機器人的適用范圍。其次,對HEBUT–AR3上肢康復(fù)機器人進(jìn)行運動軌跡規(guī)劃。建立HEBUT–AR3上肢康復(fù)機器人的運動學(xué)方程,借助... 

【文章來源】：河北工業(yè)大學(xué)天津市 211工程院校

【文章頁數(shù)】：93 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

中國60歲以上老人占總?cè)藬?shù)比趨勢圖

?饕步隙�。笡]?魅嗽黽恿碩系綾；ず橢亓Ωㄖ?δ埽??障患者使用過程中的安全性。各個關(guān)節(jié)上安有力矩與位置傳感器，采集關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)角度及手臂力信號[10]。同時，該機器人也搭建了虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)，提高患者訓(xùn)練的趣味性，但該機器人體積較大且過于笨重，制作成本較高。美國華盛頓大學(xué)開發(fā)的一款CADEN-7上肢康復(fù)機器人[11]，它具有7個自由度，能訓(xùn)練的動作也較多，如圖1.3所示。各個電機拉動繩索，繩索帶動各個關(guān)節(jié)上的滑輪裝置，從而間接傳動，總體機械臂重量較輕。但該傳動結(jié)構(gòu)中，傳動繩索的過渡環(huán)節(jié)較多，使得控制較為復(fù)雜。圖1.2ARMin-Ⅲ機器人圖1.3CADEN-7機器人哥倫比亞大學(xué)與美國通用全球研究中心研制了一款輕質(zhì)的CAREX上肢康復(fù)機器人[12]，如圖1.4所示。機器人采用鋼絲繩間接傳遞動力，電機安放在機架上。使用鋼絲繩懸吊機械臂，帶動手臂的輔助力較校該機器人自由度較少，所能完成的訓(xùn)練動作也較少。英國索爾福德大學(xué)研制一臺由氣動肌肉作為驅(qū)動器的上肢康復(fù)機器人[13]，該機器人具有7個自由度，機器臂總質(zhì)量低于2千克，采用氣動肌肉拉動繩索間接傳動，如圖1.5所示。采用氣動肌肉作為驅(qū)動力，它的功率質(zhì)量比較高，使得機械結(jié)構(gòu)簡單且輕、安全性較高。采用氣動肌肉結(jié)構(gòu)需要外接氣源，氣泵會產(chǎn)生噪音，影響患者使用。而且氣動肌肉價格昂貴，制作成本較高。

HEBUT–AR3上肢康復(fù)機器人機構(gòu)及控制系統(tǒng)研究-2-1.2國內(nèi)外上肢康復(fù)機器人的研究現(xiàn)狀1.2.1國外上肢康復(fù)機器人的研究現(xiàn)狀Balgrist大學(xué)與瑞士聯(lián)邦理工學(xué)院共同研制了一臺7個自由度上肢康復(fù)機器人如圖1.2所示，圖1.2為第三代上肢康復(fù)機器人名為ARMin-Ⅲ[7,8]。它能夠滿足患者左右手切換訓(xùn)練，機器人的肩部采用虛擬軸心設(shè)計，這樣可減緩機器人結(jié)構(gòu)與人體肩關(guān)節(jié)軸心不一致給患者帶來不適[9]。伺服電機安裝在機器人的各個關(guān)節(jié)上，機器人自由度較多，所能實現(xiàn)的訓(xùn)練動作也較多。該機器人增加了斷電保護(hù)和重力輔助功能，保障患者使用過程中的安全性。各個關(guān)節(jié)上安有力矩與位置傳感器，采集關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)角度及手臂力信號[10]。同時，該機器人也搭建了虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)，提高患者訓(xùn)練的趣味性，但該機器人體積較大且過于笨重，制作成本較高。美國華盛頓大學(xué)開發(fā)的一款CADEN-7上肢康復(fù)機器人[11]，它具有7個自由度，能訓(xùn)練的動作也較多，如圖1.3所示。各個電機拉動繩索，繩索帶動各個關(guān)節(jié)上的滑輪裝置，從而間接傳動，總體機械臂重量較輕。但該傳動結(jié)構(gòu)中，傳動繩索的過渡環(huán)節(jié)較多，使得控制較為復(fù)雜。圖1.2ARMin-Ⅲ機器人圖1.3CADEN-7機器人哥倫比亞大學(xué)與美國通用全球研究中心研制了一款輕質(zhì)的CAREX上肢康復(fù)機器人[12]，如圖1.4所示。機器人采用鋼絲繩間接傳遞動力，電機安放在機架上。使用鋼絲繩懸吊機械臂，帶動手臂的輔助力較校該機器人自由度較少，所能完成的訓(xùn)練動作也較少。英國索爾福德大學(xué)研制一臺由氣動肌肉作為驅(qū)動器的上肢康復(fù)機器人[13]，該機器人具有7個自由度，機器臂總質(zhì)量低于2千克，采用氣動肌肉拉動繩索間接傳動，如圖1.5所示。采用氣動肌肉作為驅(qū)動力，它的功率質(zhì)量比較高，使得機械結(jié)構(gòu)簡單且輕、安全性較高。采用氣動肌肉結(jié)構(gòu)需要外接氣源，?

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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碩士論文
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[3]上肢康復(fù)輔助訓(xùn)練機器人的設(shè)計[D]. 趙峰.西安電子科技大學(xué) 2014
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[6]上肢康復(fù)機器人主從控制系統(tǒng)研究[D]. 王佳.河北工業(yè)大學(xué) 2014
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本文編號：2956752