下肢康复机器人减重平台跟随减重控制的研究

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目前,脑卒中发病率越来越高,并呈现出逐年上升的趋势。由于脑卒中患者不能进行自理,长期需要家人或是医生的陪伴,所以也有越来越多的人开始关心脑卒中患者恢复的问题。下肢康复机器人作为治疗脑卒中患者的典型的机电一体化设备,得到了科研人员的高度重视。而下肢康复机器人减重系统也随着康复机器人的发展而不断的改进创新。本文根据康复机器人结构的特点以及功能的需要,并且结合了国内外的一些前沿的康复机器人设计理念,从以下几个方面进行了分析研究:(1)对下肢康复机器人的发展现状以及目前的应用水平进行了介绍。并且在深入分析运动康复训练医学理论与人体下肢运动机理的基础之上,对康复机器人控制系统进行了研究。(2)介绍了康复机器人各个系统。包括减重系统、下肢外骨骼系统和多环境训练平台系统。根据各个系统要实现的功能,制定合适的控制方案。并且分析了各个系统的工作原理。(3)建立了减重平台的数学模型。分别对减重平台的跟随功能和减重功能进行分析研究。为了实现减重平台的实时跟随和恒力减重功能,在对推导出的减重平台数学模型进行分析论证之后,引入了PID控制器。利用PID控制原理,设计出了实时跟随的角度闭环控制系统和恒力减重的力闭环控制系统。并且通过MATLAB的SIMULINK模块进行了仿真。(4)对嵌入式控制系统各个电路模块进行了设计,各个电路板上的控制芯片采用ARM7内核的LPC2132微处理器。搭建了下肢康复机器人嵌入式控制系统,并且对嵌入式控制系统进行了软件设计,在ADS开发平台上进行软件的编写。对嵌入式控制系统的串口通信,PWM驱动电机、A/D数据采集等功能进行了实验。同时利用Proteus软件进行仿真分析。
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