【摘 要】
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上肢康复训练机器人是医疗机器人的一个重要分支,它以偏瘫上肢的运动再学习理论为依据,融合了康复医学、人体解剖学、机械学、计算机科学及机器人学等诸多学科技术,是当前国
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上肢康复训练机器人是医疗机器人的一个重要分支,它以偏瘫上肢的运动再学习理论为依据,融合了康复医学、人体解剖学、机械学、计算机科学及机器人学等诸多学科技术,是当前国内外研究的热点,对促进残疾人事业发展、改善残疾人生活质量将有巨大的作用。本课题研究的是一种外骨骼式上肢康复机器人,它的各关节与人的关节相一致,可以模拟手臂的运动规律,使用时通过与患者上肢固定在一起,带动患者进行康复训练,使上肢有运动障碍的病人病情得到恢复。本文研究的康复机器人是以人体解剖学和人体尺寸参数为基础所设计的五自由度康复机器人,而建立一个精确的动力学模型在研究五自由度康复机器人的过程中至关重要,文中先详细介绍了康复机器人机械臂的运动学的一些基本知识,如坐标变换理论、D-H法、雅各比矩阵等,在此基础上推导了正逆运动学方程,分析了末端位姿微分变化同各个关节速度之间的关系。康复机器人的动力学方程采用拉格朗日法求解,并且将康复机器人手臂简化为一个三自由度的机械手臂。通过对动力学方程求解过程的研究,发现可以采用质心法求转动惯量替代积分求取转动惯量来求解动力学方程,经过仿真验证,证实所得的动力学方程与积分所求得的动力学方程在一个误差允许的范围内,为今后使用该方法进行机器人研究提供了理论依据。最后,为了消除康复训练过程中患者随机的晃动患肢对机器人手臂动力学方程的影响,采用RBF神经网络控制对康复机器人进行控制,并根据不确定项的组成形式,采用最适合的RBF神经网络,并且将模型在matlab中运用该控制方法进行仿真,通过对仿真的分析得出该方法的有效性。
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