随着我国经济的发展,人们的生活水平在不断提高,对于身体健康也更加重视。但伴随着经济的发展,竞争也日益激烈,社会节奏越来越快,年轻人的锻炼时间也逐渐减少,在办公室久坐的时间也逐渐增多,常常引发腰背部的疼痛,甚至腰椎间盘突出。而老年人由于易患骨质疏松,也常常产生腰背部疼痛。对于腰背部的疼痛,最适宜的方法是物理疗法,而物理疗法中最合适的方式就是中医推拿。目前,国内外的研究人员所研制的按摩设备,都是先设定好程序,按照程序执行按摩操作,灵活性较差。为此,本文进行了主从操作按摩系统的研究,可以使按摩操作更灵活。研究了主从控制算法,分析了关节空间控制、位置空间控制和速度空间控制的优缺点,针对本主从系统设计了混合式主从控制方式;分析了有力反馈时的位/力混合控制方式和阻尼控制方式的特点,由于阻尼控制方式中的导纳控制方式不需要建立从手的动力学模型,易于实现,力反馈控制采用了导纳控制。最终,本系统采用了混合式主从导纳控制方式,并给出了在位置控制方式和速度控制方式时的系统控制框图,推导出了位置控制方式和速度控制方式对应的导纳控制率。对中医按摩手法进行了分析了,选择了中医按法和中医推法作为本系统所要进行试验的按摩手法,分析了两种方法的施力方式。所进行的理论分析为后续实验奠定了理论基础,所进行的按摩手法的选择为后续的实验提供了医学依据。自主研发了6自由度串联主手,该主手采用电位器作为角度传感器,搭接了主手驱动电路。对主手进行了运动学分析,获得了主手末端点的位置向量。针对速度空间的控制需要,求取了主手的雅可比矩阵。所研发的主手为主从控制实验提供了物理主手,所获得的主手末端点的位置向量为后续的主从位置空间控制实验提供了理论基础,所求取的雅可比矩阵为后续的主从速度空间控制实验提供了理论基础。设计了6自由度并联从手,该从手为Stewart结构,以电动推杆驱动,电动推杆的动力源为步进电机。搭接了从手的驱动电路,选择了从手所使用的三维力传感器。对从手进行了逆运动学分析,求取了从手的雅可比矩阵,求取了实际连杆速度,并给出了在速度空间控制方式时主要点的位姿迭代过程。根据从手运动学分析结果,求取了从手可达工作空间和灵活工作空间。所设计的从手为后续的主从控制实验提供了物理从手,所进行的运动学分析为后续的主从控制实验提供了理论基础,所进行的工作空间分析为后续的物理实验提供了必要数据。搭建了半物理仿真平台,阐述了平台组成。说明了主手滤波、去抖和缩放的原理。进行了无力反馈的位置空间和速度空间的主从仿真实验,进行了有力反馈的位置空间的平面按法主从实验,进行了有力反馈的速度空间的平面按法主从实验。无力反馈的位置空间和速度空间的主从仿真实验证明了运动学算法的正确性,有力反馈的位置空间的平面按法主从仿真实验为后续的有力反馈的位置空间的平面按法主从物理实验提供了了算法依据;同时,有力反馈的仿真实验过程给出了在普通台式电脑上是无法进行有力反馈的仿真实验的结论。搭建了物理实验平台,选择了Matlab与从手通讯的硬件设备,搭接了三维力传感器硬件信号处理板,阐述了物理平台硬件组成。说明了从手限位的原理,进行了三维力传感器的滤波。在未考虑组织模型的情况下进行了无力反馈的主从控制物理实验和使用导纳控制的有力反馈的中医按法和中医推法的主从控制实验,并分析了实验结果。针对被按摩者的舒适性要求,建立了人体皮肤的力学模型,改进了导纳控制率,进行了考虑组织模型的中医推法的物理实验,并分析了实验结果。未考虑组织模型的物理实验的算法为考虑组织模型的物理实验提供了算法基础,并证明了本系统可以实现简单的中医按摩物理实验。为提高系统的按摩舒适性,分析了组织的力学特性,建立了弹簧-阻尼的皮肤及皮下组织的力学模型,进行了模型标定,给出了利用力误差进行z向位移修正量计算的公式,给出了在已知组织力学参数的情况下的算法程序框图,进行了推法物理实验,实验结果表明系统可以保证较好的按摩舒适性。针对该算法需要已知系统力学参数的缺点,提出了两种对力学参数进行估计的按摩算法,并进行了相应的物理实验,实验结果表明这两种算法也有一定的实用性。该论文有图148幅,表16个,参考文献157篇。