由于脑卒中、脊髓损伤等原因,越来越多的人在神经系统与心血管系统受损后会出现手部功能障碍,这给家庭和社会带来沉重的负担,我国的现状是“患者多、医师少”,针对上述问题,本文研制了一款手部康复机器人,以满足患者与社会的需要。首先,分析手指的生物学特性,确定手指关节的运动范围以及在康复时所需要的转矩,并用D-H法得到手指的运动学方程。依据运动解剖学原理,深入研究掌指关节在屈曲/伸展运动时的滑移现象,并采用深度摄像头探究该运动状态中掌指关节的转动与移动之间的映射关系,拟合出移动距离关于转动角度的方程,为手部康复机器人的机构设计建立基础。其次,分析并总结手部康复机器人安全和舒适等设计要求,开展机器人掌指关节、近端指间关节以及拇指的结构设计,在安装空间和穿戴舒适度等实际因素限制下,将上述函数关系、角度传动系数、杆长条件和传动角综合考虑,作为约束条件,采用遗传算法开展手部康复机器人优化,并完成机构运动学方程的建立。再次,根据运动学求解开展动力学建模研究,根据手部康复机器人的实际建模需求,在建立系统动力学方程的过程中,提出一种等效替代的方法用于简化计算过程;搭建系统的控制模型并进行仿真,手部康复机器人的底层控制采用PD控制器,采用试凑法整定PD控制器的参数,通过设计阻抗控制器,实现机器人运动的柔顺性,保证患者在训练过程中的安全。最后,完成手部康复机器人样机的搭建,软件系统采用QT搭建,分别进行了食指关节的被动康复实验、阻抗实验和基于压力传感器的主动康复实验,验证机器人的柔顺性与可靠性。