机器人技术已经逐步地深入到我们生活的各个角落,医疗机器人近年来更是成为国内外的研究热点。本课题结合黑龙江省重点攻关项目“上肢康复机器人系统的研究”,在了解偏瘫上肢康复治疗的基本理论后,对五自由度上肢康复机器人进行运动学、静力学分析,建立了力辅助控制模型,并实现上肢偏瘫患者主动力辅助康复训练,加强患者主动运动意愿,提高患者在康复训练中的积极性和康复治疗的信心,扩展了偏瘫上肢康复治疗方法和训练模式,改善治疗效果,提高患者自主运动能力。论文分析了康复机器人的机构特征,建立了康复机器人的正运动学模型并进行仿真验证,采用几何方法建立了康复机器人的逆运动学模型;用微分变换法求解了康复机器人的雅可比矩阵,得到末端位姿的微分变化同各个关节角速度的关系;求解了康复机器人的静力学模型,为力辅助控制模型的建立奠定基础。论文建立了力矩传感器模型,由实时采样的各个关节力矩值、各关节角度等参数确定施加在末端的力的大小和方向,并求得康复机器人末端相对于第一个关节坐标系的雅可比逆矩阵,建立了康复机器人的力控制模型,该模型给定各关节运动角速度使末端跟随患者用力方向运动。根据建立的力辅助控制模型,编程实现肩部外展/内收关节,肩部屈/伸关节,肘部屈/伸关节和腕部屈/伸关节的单关节力辅助康复训练,实现多关节联合运动的力辅助康复训练。最后用健康人进行单关节和多关节康复训练实验研究,记录康复训练过程运动参数,结果表明系统工作状况良好,机器人对于末端施加力有良好跟随作用,验证了力辅助控制模型的正确性和力辅助康复训练的有效性。