5-DOF上肢康复机械臂交互式康复训练控制策略 被引量：23

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作者 李庆玲 孔民秀 +2 位作者 杜志江 孙立宁 王东岩 《机械工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第9期169-176,共8页

设计一种5-DOF穿戴式偏瘫上肢康复机械臂系统,提出被动和主动两阶段的交互式康复训练控制策略。在被动训练中,根据偏瘫患者上肢单侧受损的特点,提取偏瘫患者的健侧上肢4块肌肉的表面肌电信号(Surface electromyogram,sEMG)作为康复机械... 设计一种5-DOF穿戴式偏瘫上肢康复机械臂系统,提出被动和主动两阶段的交互式康复训练控制策略。在被动训练中,根据偏瘫患者上肢单侧受损的特点,提取偏瘫患者的健侧上肢4块肌肉的表面肌电信号(Surface electromyogram,sEMG)作为康复机械臂的控制信号,利用AR参数模型和BP神经网络来理解患者的运动意图,驱动机械臂辅助患侧上肢实现特定的康复训练动作。在主动训练中,通过实时获取各关节力矩信号来判断人体上肢的运动所产生的作用力方向与大小,并利用比例控制器和运动学雅可比逆矩阵控制康复臂末端速度、驱动各关节运动。试验结果证明了提出方法的正确性和有效性。 展开更多

关键词 康复机械臂 康复策略 表面肌电信号 AR模型 BP神经网络 力辅助控制

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刚柔耦合串并联康复机械臂运动特性分析

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作者 李文霞 赵志刚 +1 位作者 赵祥堂 陈毅凡 《机械强度》 CAS CSCD 北大核心 2024年第4期952-958,共7页

针对目前大多数上肢康复机器人在结构上存在的不足,首先,设计了一种兼具绳索驱动和并联机构优点的4自由度刚柔耦合串并联康复机械臂。其次,在基于此康复机械臂绳索空间和关节空间映射关系的条件下,运用D⁃H坐标法建立了康复机械臂的运动... 针对目前大多数上肢康复机器人在结构上存在的不足,首先,设计了一种兼具绳索驱动和并联机构优点的4自由度刚柔耦合串并联康复机械臂。其次,在基于此康复机械臂绳索空间和关节空间映射关系的条件下,运用D⁃H坐标法建立了康复机械臂的运动学模型。最后,在Matlab环境下,仿真分析了各关节角与绳长、速度随时间变化的关系曲线。分析结果表明,该刚柔耦合串并联康复机械臂结构设计的合理性,也为分析康复机械臂的轨迹规划问题提供理论基础。 展开更多

关键词 刚柔耦合 康复机械臂 结构设计 正逆运动学 仿真分析

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基于Kinect体感器的康复机械手臂系统算法设计与实现 被引量：3

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作者 杨文璐 李唯杰 《电子设计工程》 2014年第20期27-30,共4页

设计实现一种新的机械手臂康复系统。利用Kinect体感器获取人体右肩、右肘和右腕3个关节的三维坐标,计算得出所需控制参数。建立体感器与机械手臂之间通信机制,通过数据反馈调整所需控制参数。实现多自由度同时协调运动的康复型机械手... 设计实现一种新的机械手臂康复系统。利用Kinect体感器获取人体右肩、右肘和右腕3个关节的三维坐标,计算得出所需控制参数。建立体感器与机械手臂之间通信机制,通过数据反馈调整所需控制参数。实现多自由度同时协调运动的康复型机械手臂控制方法。实验表明,该系统控制下的机械手臂能够平滑无明显停顿感地模仿人类手臂的自然动作,提高患者使用时的舒适度,增强康复效果。 展开更多

关键词 中风患者 康复训练 康复机械臂 KINECT

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基于变导纳柔顺策略的康复机械臂示教研究

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作者 程杨 潘尚峰 孙江宏 《制造技术与机床》 北大核心 2022年第4期13-20,共8页

针对康复机械臂在康复示教过程中随动效果不佳的问题,设计了在关节空间内结合力矩微分项的导纳控制器,并利用双曲正切函数设计了改进的变导纳控制策略。在Adams与MATLAB/Simulink联合仿真平台上进行了示教仿真,并搭建了实物示教试验平... 针对康复机械臂在康复示教过程中随动效果不佳的问题,设计了在关节空间内结合力矩微分项的导纳控制器,并利用双曲正切函数设计了改进的变导纳控制策略。在Adams与MATLAB/Simulink联合仿真平台上进行了示教仿真,并搭建了实物示教试验平台进行了验证。结果表明,该变导纳控制器能够较好地实现示教功能,同时降低了轨迹跟随误差及人机交互力矩的大小,提高随动效果,示教重复性高。 展开更多

关键词 康复机械臂 变导纳控制 柔顺控制 康复示教

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基于MATLAB上肢康复机械臂鲁棒控制研究 被引量：1

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作者 刘珊 何际平 +1 位作者 王永骥 Sivakumar Balasubramanian 《系统仿真学报》 CAS CSCD 北大核心 2009年第2期510-513,共4页

以穿戴上肢康复机械臂(RUPERT)的人体手臂为研究对象,对被控对象建立数学模型,推导鲁棒控制器,基于sim Mechanics建立仿真模型,实现上肢康复机械臂鲁棒控制系统。考虑到上肢康复机械臂是辅助上肢偏瘫患者进行康复训练并最大限度地诱发... 以穿戴上肢康复机械臂(RUPERT)的人体手臂为研究对象,对被控对象建立数学模型,推导鲁棒控制器,基于sim Mechanics建立仿真模型,实现上肢康复机械臂鲁棒控制系统。考虑到上肢康复机械臂是辅助上肢偏瘫患者进行康复训练并最大限度地诱发患肢的主动作用,控制器中加入上肢偏瘫患者的主动作用,在MATLAB/Simulink的环境下运行。仿真结果表明,控制器能适应各种损伤程度的患者,在存在信号传输时延时,仍能保持响应速度和精度,具有很强的鲁棒性和自适应性。 展开更多

关键词 鲁棒控制 康复机械臂 位置控制 交互式控制

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上肢康复机械臂运动学和力学模型建立与分析

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作者 张广宇 李锐鹏 +1 位作者 杨其华 高升 《现代电子技术》 北大核心 2024年第14期147-156,共10页

针对传统康复机械臂存在的适配人体上肢自由度低、便携性较差、左右肢体互换困难等问题,提出一种9自由度的便携型上肢康复机械臂,满足偏瘫患者的训练需求。运用Matlab建立DH坐标系和运动学模型,通过蒙特卡洛法获取康复机械臂的三维空间... 针对传统康复机械臂存在的适配人体上肢自由度低、便携性较差、左右肢体互换困难等问题,提出一种9自由度的便携型上肢康复机械臂,满足偏瘫患者的训练需求。运用Matlab建立DH坐标系和运动学模型,通过蒙特卡洛法获取康复机械臂的三维空间点云图,验证其工作空间的合理性。基于牛顿-欧拉和拉格朗日方程对上肢康复机械臂进行动力学建模,推导了上肢康复机械臂力矩计算公式。将Adams动力学仿真与理论公式计算获取的各关节力矩值进行对比分析,计算两者之间的误差。实验结果表明,理论力学公式计算结果与Adams仿真结果误差值在0.1 N∙m以内,各关节的误差均在5%以内。实验结果验证了理论力学公式的正确性,为后续控制系统的建立和实物样机的制作提供了可靠的理论依据。 展开更多

关键词 上肢康复机械臂 运动学模型 力学模型 蒙特卡洛法 牛顿-欧拉方程 动力学仿真

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电动上肢运动康复系统建模及运动学仿真研究

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作者 胡搏 王洪艳 《电子机械工程》 2023年第2期10-14,共5页

文中设计了一款电机驱动医疗康复机械臂,并对机械臂的运动过程进行仿真分析,研究其在运动过程中的安全性和可靠性。主要研究内容包括对机械臂进行机械结构设计,利用SolidWorks软件完成建模工作;对机械臂进行正运动学分析和逆运动学分析... 文中设计了一款电机驱动医疗康复机械臂,并对机械臂的运动过程进行仿真分析,研究其在运动过程中的安全性和可靠性。主要研究内容包括对机械臂进行机械结构设计,利用SolidWorks软件完成建模工作;对机械臂进行正运动学分析和逆运动学分析,建立运动学方程;在Adams环境下对机械臂进行运动学分析,分析机械臂的运动轨迹和运动速度。 展开更多

关键词 上肢医疗康复机械臂 运动学分析 建模 仿真分析

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基于SimMechanics的六自由度机械臂轨迹规划研究 被引量：3

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作者 周二振 王钰 《青岛大学学报（工程技术版）》 CAS 2014年第4期18-22,共5页

针对机械手臂在运动过程中出现的不稳定现象,本文利用多项式插值规划关节空间的轨迹,并利用Matlab中的SimMechanics建立逆运动学仿真模型,由轨迹规划模块得到的各关节变量的角度、角速度和角加速度来驱动各关节运动;同时对机械手臂末端... 针对机械手臂在运动过程中出现的不稳定现象,本文利用多项式插值规划关节空间的轨迹,并利用Matlab中的SimMechanics建立逆运动学仿真模型,由轨迹规划模块得到的各关节变量的角度、角速度和角加速度来驱动各关节运动;同时对机械手臂末端轨迹规划进行分析仿真。仿真结果表明,仿真模型输出轨迹和预定轨迹相吻合,利用仿真模型可以准确、有效地得到外骨骼康复机械手臂的运动参数和运动轨迹,并实现了机械手臂匀加速、匀速和匀减速的运动状态。该研究对六自由度外骨骼康复机械手臂结构设计提出了建设性意见,也为外骨骼康复机械手臂的分析设计提供了可靠依据。 展开更多

关键词 外骨骼康复机械臂 SIMMECHANICS 仿真 轨迹规划

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基于SVM的上肢康复机械臂轨迹跟踪预测控制 被引量：1

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作者 王頔 李世扬 +2 位作者 储泽楠 石峰 张天鹏 《电子器件》 CAS 北大核心 2016年第4期829-833,共5页

针对上肢康复训练机械臂具有强耦合、非线性和时变的特点,设计了基于SVM(支持向量机)的轨迹跟踪预测控制器。采集机械臂系统的输入和输出数据,通过SVM辨识得到广义逆系统,与原系统串联实现解耦。对解耦后的系统,采用SVM辨识预测模型和PS... 针对上肢康复训练机械臂具有强耦合、非线性和时变的特点,设计了基于SVM(支持向量机)的轨迹跟踪预测控制器。采集机械臂系统的输入和输出数据,通过SVM辨识得到广义逆系统,与原系统串联实现解耦。对解耦后的系统,采用SVM辨识预测模型和PSO优化滚动控制序列的预测函数控制方法,并从其内模结构分析了系统的稳定性和鲁棒性。实验结果表明,该方法能够平稳高精度地实现轨迹跟踪。 展开更多

关键词 上肢康复机械臂 轨迹跟踪 预测控制 支持向量机

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6自由度上肢康复机械臂的设计与仿真分析

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作者 段倩倩 辛绍杰(指导) 《上海电机学院学报》 2021年第5期255-261,共7页

针对上肢康复机械臂的运动问题,对人体上肢进行关节自由度分析,采用SolidWorks设计了一种6自由度上肢康复机械臂的三维简易模型。运用D-H参数法建立机械臂运动学模型,推导运动学方程,并用RoboticToolbox工具箱对其进行正逆运动学仿真,... 针对上肢康复机械臂的运动问题,对人体上肢进行关节自由度分析,采用SolidWorks设计了一种6自由度上肢康复机械臂的三维简易模型。运用D-H参数法建立机械臂运动学模型,推导运动学方程,并用RoboticToolbox工具箱对其进行正逆运动学仿真,验证了运动学模型的正确性;调用Jtraj函数对机械臂关节空间进行5次多项式轨迹规划,得到平滑连续的角位移、角速度和加速度曲线,说明机械臂各连杆参数设计的合理性;将三维模型导入Adams进行动力学仿真,模拟患者手臂做小幅度康复画弧运动,得到各关节随时间平稳变化的驱动力矩曲线,为机械臂的精密控制奠定基础。 展开更多

关键词 上肢康复机械臂 运动学 轨迹规划 动力学

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外骨骼式上肢康复机械臂控制系统的研究

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作者 李仁伟 杨名远 +2 位作者 张梦莹 逯伟栋 李文燕 《中国新技术新产品》 2021年第6期36-38,共3页

随着科学技术的发展,许多辅助类机械人开始得到普及和应用,无人配送小车、无人飞机以及机械狗等一系列机械人设备被投放到市场中,而该课题将会以外骨骼式上肢康复机械臂为研究对象,建立被控制对象的数学模型,实现对上肢机械臂的控制。... 随着科学技术的发展,许多辅助类机械人开始得到普及和应用,无人配送小车、无人飞机以及机械狗等一系列机械人设备被投放到市场中,而该课题将会以外骨骼式上肢康复机械臂为研究对象,建立被控制对象的数学模型,实现对上肢机械臂的控制。研究人员搭建了1套外骨骼式上肢康复机械臂平台,外骨骼式上肢康复机械臂主控制系统由上位机和下位机组成,上位机主要负责交互以及发送指令,下位机则负责根据上位机的指令对外骨骼式上肢康复机械臂进行控制。 展开更多

关键词 单片机 外骨骼式上肢康复机械臂 阻碍力 逻辑控制

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