步速可调式电动步行训练机的研究与开发

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电动步行训练机是供下肢功能性障碍患者进行站立式步行训练以及增强下肢功能的康复器械,属于康复机器人的一种。本课题所设计的电动步行训练机是一种新型的康复医疗设备,主要是针对偏瘫、下肢有运动障碍的病人而专门研制的。本文设计了电动步行训练机的机械结构和电气驱动控制系统,并主要进行了电气驱动控制部分的设计。本文创新点:1、电动步行训练机既具有康复训练功能又具有辅助步行的功能,2、DSP控制无刷直流电机技术应用于步行训练系统。   首先,本文提出了电动步行训练机的机械结构设计方案,采用Solidworks软件进行了设计,描述了电动步行训练机的功能。   然后,进行了控制系统的设计,分析了所用驱动电机的选择并确定了系统采用双闭环调速系统,PID控制策略和PWM控制技术。   第三,根据理论分析和控制策略的研究,进行了控制驱动系统硬件的具体搭建,以智能功率模块(IPM)为功率驱动器件,以TI公司的DSP为主控制器。   第四,经Matlab/Simlink软件建立了独立的功能模块,再进行功能模块的有机结合,搭建了电机控制系统的仿真模型,筛选确定了其PID控制参数,并用汇编语言和C语言编写了相应的程序,进行了软件实现。软件设计采用模块化设计方法,实现了电机的全数字化调速。   最后,文章介绍了主控制器的调试环境和示波器等实验设备,给出了实验波形并对实验结果做了分析。实验结果证明,本文设计的电动步行训练机的控制系统具有良好的性能,基本达到预期设计要求,为后续的研究工作提供了很好的基础和借鉴。
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