本文關(guān)鍵詞：手指訓(xùn)練康復(fù)器的機(jī)械及控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

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【摘要】：手指是人體最重要的器官之一,手指康復(fù)作為康復(fù)領(lǐng)域的一個(gè)分支,近些年來取得了許多康復(fù)理論研究成果,各種各樣的手指康復(fù)器材層出不窮�？祻�(fù)器材主要用于患者的后期輔助性康復(fù)治療,根據(jù)連續(xù)被動活動理論,患者可以在盡可能短的時(shí)間內(nèi)恢復(fù)健康。手指的康復(fù)訓(xùn)練模式可分為被動訓(xùn)練和主動訓(xùn)練,通過連續(xù)被動訓(xùn)練,可幫助患者恢復(fù)受損的神經(jīng)細(xì)胞;通過主動訓(xùn)練,患者能夠恢復(fù)部分神經(jīng)細(xì)胞,提高手指的運(yùn)動機(jī)能�？v觀現(xiàn)有的手指康復(fù)器材,大多數(shù)要么運(yùn)動形式單一,要么只有被動訓(xùn)練模式,因此患者不能得到全面有效的康復(fù)治療。本課題提出了一種新型手指康復(fù)器材,具有機(jī)械結(jié)構(gòu)簡單、訓(xùn)練模式多樣等特點(diǎn)。首先,分析了手指的自由度,將其作為手指訓(xùn)練康復(fù)器設(shè)計(jì)的理論依據(jù);接著將自由度合理簡化,設(shè)計(jì)出了以帶傳動為主的機(jī)械結(jié)構(gòu);接著規(guī)劃了四指的運(yùn)動軌跡,將其作為電機(jī)驅(qū)動器的控制設(shè)計(jì)要求。其次,介紹了直流電機(jī)的控制原理及驅(qū)動電路,設(shè)計(jì)了伺服直流電機(jī)常見工作模式的流程圖;接著建立了電機(jī)的數(shù)學(xué)模型,利用MATLAB對電機(jī)控制算法仿真,驗(yàn)證了下位機(jī)程序的有效性;接著介紹了力傳感器的特性,結(jié)合位置控制設(shè)計(jì)了主動控制算法。然后,設(shè)計(jì)了控制系統(tǒng)的電路圖,主要是以STM32為主控芯片的外圍電路,其次設(shè)計(jì)了基于Qt5.4為開發(fā)環(huán)境的上位機(jī)軟件。最后,進(jìn)行了單個(gè)電機(jī)實(shí)驗(yàn),和仿真曲線對比,驗(yàn)證了下位機(jī)程序的正確性,最后完成整機(jī)實(shí)驗(yàn)。
【關(guān)鍵詞】：手指康復(fù) 訓(xùn)練模式 伺服電機(jī) STM32 Qt
【學(xué)位授予單位】：燕山大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TP273;R496
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 第1章 緒論11-18
• 1.1 課題研究背景及意義11
• 1.2 國外研究現(xiàn)狀11-14
• 1.3 國內(nèi)研究現(xiàn)狀14-16
• 1.4 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀綜述16-17
• 1.5 本文研究內(nèi)容17-18
• 第2章 手指康復(fù)器械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)18-28
• 2.1 引言18
• 2.2 手指訓(xùn)練康復(fù)器的機(jī)械設(shè)計(jì)18-25
• 2.2.1 康復(fù)器材設(shè)計(jì)原則18
• 2.2.2 手部生理結(jié)構(gòu)分析18-20
• 2.2.3 手指康復(fù)器驅(qū)動結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)依據(jù)20
• 2.2.4 機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)20-23
• 2.2.5 電機(jī)及減速器選型23-25
• 2.2.6 加工材料的選擇25
• 2.3 手指訓(xùn)練運(yùn)動方式規(guī)劃25-27
• 2.4 本章小結(jié)27-28
• 第3章 控制系統(tǒng)的下位機(jī)設(shè)計(jì)28-48
• 3.1 引言28
• 3.2 下位機(jī)總體方案設(shè)計(jì)28
• 3.3 直流電機(jī)調(diào)速方法28-30
• 3.4 電流環(huán)控制算法設(shè)計(jì)30-33
• 3.5 雙閉直流調(diào)速控制算法設(shè)計(jì)33-36
• 3.5.1 轉(zhuǎn)速數(shù)字換檢測33-34
• 3.5.2 雙閉環(huán)控制算法設(shè)計(jì)34-36
• 3.6 位置控制算法設(shè)計(jì)36-38
• 3.7 電機(jī)速度、位置控制仿真38-43
• 3.7.1 雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的仿真38-42
• 3.7.2 位置三環(huán)仿真42-43
• 3.8 主動訓(xùn)練控制算法設(shè)計(jì)43-47
• 3.8.1 FSR簡介43-44
• 3.8.2 FSR電路及主動訓(xùn)練算法設(shè)計(jì)44-47
• 3.9 本章小結(jié)47-48
• 第4章 硬件電路與上位機(jī)設(shè)計(jì)48-62
• 4.1 引言48
• 4.2 硬件電路設(shè)計(jì)48-51
• 4.2.1 電源電路設(shè)計(jì)48-49
• 4.2.2 晶振及下載程序電路設(shè)計(jì)49-50
• 4.2.3 通信電路設(shè)計(jì)50
• 4.2.4 開關(guān)復(fù)位電路設(shè)計(jì)50-51
• 4.2.5 電機(jī)編碼器接口電路設(shè)計(jì)51
• 4.3 上位機(jī)設(shè)計(jì)51-61
• 4.3.1 Qt簡介51-52
• 4.3.2 信號槽機(jī)制52
• 4.3.3 上位機(jī)程序方案設(shè)計(jì)52-53
• 4.3.4 通信數(shù)據(jù)處理及檢測53-56
• 4.3.5 電機(jī)調(diào)試界面設(shè)計(jì)56-60
• 4.3.6 用戶界面60-61
• 4.4 本章小結(jié)61-62
• 第5章 電機(jī)及整機(jī)實(shí)驗(yàn)62-68
• 5.1 引言62
• 5.2 單個(gè)電機(jī)實(shí)驗(yàn)62-65
• 5.2.1 雙閉環(huán)速度模式實(shí)驗(yàn)62-63
• 5.2.2 位置三環(huán)模式實(shí)驗(yàn)63-64
• 5.2.3 梯形速度模式實(shí)驗(yàn)64-65
• 5.3 整機(jī)實(shí)驗(yàn)65-67
• 5.3.1 拇指復(fù)合運(yùn)動65
• 5.3.2 四指彎曲運(yùn)動65-66
• 5.3.3 四指擺動實(shí)驗(yàn)66
• 5.3.4 四指復(fù)合實(shí)驗(yàn)66-67
• 5.3.5 整機(jī)被動實(shí)驗(yàn)67
• 5.4 本章小結(jié)67-68
• 結(jié)論68-69
• 參考文獻(xiàn)69-73
• 攻讀碩士學(xué)位期間承擔(dān)的科研任務(wù)與主要成果73-74
• 致謝74

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本文編號：574076