随着机器人技术的发展,康复机器人逐渐在医学领域占据一席之地。根据康复机器人训练患者患肢的位置可将康复机器人分为上肢康复机器人和下肢康复机器人。目前,大部分康复机器人都针对患者的单一疾病,但具备良好人机交互界面能适应运动性损伤和全身关节的康复机器人比较少见。因此,如何设计出一款能够针对运动性损伤的上下肢各关节,控制康复机器人进行快速数据交换和人机交互的协议是本论文的研究重点。本文借助TCP/IP协议具备跨网络通信的特点,提出了对TCP/IP协议数据区细化的基于运动损伤康复机器人的康复关节多数据交互协议(Rehabilitation Joints Multi-data Interactive Protocol,RJMIP)。该协议能覆盖人体全身关节的活动和控制信息,能在多数据融合管理主机系统、运动损伤康复机器人关节控制系统和理疗治疗仪间进行快速数据信息交换。论文的主要工作如下:首先,研究分析了RJMIP协议的组成。结合全身关节的活动和控制信息、运动损伤康复机器人关节控制和理疗治疗仪的特点,对RJMIP协议进行了功能和结构总体设计。在此基础上,协议按不同功能特性又细分为PTDP协议、PEDP协议、AEDP协议、GEDP协议和TDP协议等五类RJMIP子协议。每一类子协议都按其独特的功能和结构组成数据报,以适应RJMIP协议的一个或多个需求。PTDP和PEDP协议适应康复过程中的被动测试和被动训练功能;AEDP协议为患者主动训练患肢肌力提供数据交互;GEDP协议为患者以趣味性游戏方式促进患肢康复提供信息传输保障;TDP协议则适应了运动性损伤康复机器人关节控制与耦合理疗相结合的康复功能。其次,按照RJMIP协议的功能需求,设计了具有良好可视化交互界面的多数据融合管理系统。该系统以RJMIP数据报在各系统间进行快速数据信息交换为基础,主要完成了系统的被动训练、主动训练、游戏训练、理疗项目等康复项目功能。另外设计的多数据融合管理系统能将满足RJMIP协议的交互信息存储在数据库。康复医师和患者通过操作相应的控制界面,可方便查阅数据库中存储的信息。最后,编程实现了多数据融合管理系统并搭建硬件环境对RJMIP协议进行实验验证。分别验证RJMIP协议的TCP/IP连接模块、被动测试模块、被动训练模块、主动测试模块、主动训练模块和游戏训练模块功能,并进行了相关的可靠性分析。通过实验验证,本系统按照RJMIP协议传输信息时能达到角度误差小于0.01°,强度误差小于0.02N·m,符合康复机器人对运动时角度和强度的误差要求。实验表明本文设计的RJMIP协议不仅解决了面向冬奥冰雪运动损伤康复机器人研制中的数据通信问题,而且能满足多关节多数据交换和人机交互多功能的需求。数据通信误差也符合康复机器人对运动时角度和强度的误差要求,在康复机器人领域有一定的可行性和实用价值。