手指康复机器人结构与控制系统研究

论文摘要

手指康复机器人是一种帮助手指运动功能障碍患者进行康复训练的医疗机器人,它结合了机器人技术和康复医疗理论,实现患肢运动功能恢复的目地。手指康复机器人的研究已成为康复医学工程和智能机器人领域的一个热点方向,受到国内外研究者的广泛关注。本文对手指康复机器人的结构,康复训练模式,控制系统硬件,控制系统软件等关键技术进行了研究。本文首先综述了国内外手指康复机器人的研究现状,随后根据手指的生理特性和康复训练特点,设计出结构简单,控制方便的手指康复机器人机械本体。同时对驱动系统和控制系统进行了详细的分析,明确了各模块的功能需求,提出了手指康复机器人控制系统的整体设计方案。第三部分设计了气动压力控制回路,完成关键部件的选型。同时根据手指康复机器人对控制器的要求,兼顾功能扩展需要,选用DSP作为系统的控制器,并完成相关硬件电路的设计、调试以及底层驱动,包括电源电路、通讯电路、信号采集和调理电路以及DA输出电路。第四部分开发基于上下位机模式的控制系统软件,实现对康复机器人的控制。采用基于准实时操作系统DSP/BIOS的软件架构,实现下位机信号采集模块、信号处理模块、串口通讯模块、控制算法模块之间的协调和调度,并完成相应模块代码编写。开发基于VC6.0的上位机软件,实现系统控制、训练模式选择、训练强度调节、数据接收和存储等。本研究开发了一套手指康复机器人系统,基本满足临床运动康复训练要求,为下一代手指康复机器人的研究打下基础。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 课题来源
• 1.2 课题背景
• 1.3 课题研究意义
• 1.4 国内外手指康复机器人研究现状
• 1.5 手指康复机器人发展趋势预测
• 1.6 本文的主要工作
• 2 手指康复机器人总体设计
• 2.1 手指康复机器人结构设计
• 2.2 手指康复机器人控制系统总体设计
• 2.3 本章小结
• 3 控制系统硬件电路设计
• 3.1 电源电路
• 3.2 TMS320F2812 与PC 机的串口通讯
• 3.3 TMS320F2812 ADC 与信号之间的接口
• 3.4 TMS320F2812 与DAC 接口
• 3.5 本章小结
• 4 控制系统软件设计
• 4.1 下位机软件设计
• 4.2 上位机软件设计
• 4.3 上位机和下位机之间的通讯
• 4.4 本章小结
• 5 全文总结与展望
• 5.1 全文总结
• 5.2 展望
• 致谢
• 参考文献