五自由度外骨骼上肢康复机器人系统课件

1、五自由度外骨骼上肢康复机器人系统导师：吴冬梅学生：张志成引言上肢康复机器人系统是医疗机器人的一个重要分支，它以偏瘫上肢运动再学习理论为依据，融和了康复医学、人体解剖学、机械学、计算学及机器人学等诸多学科技术，是当今国内外研究的热点，为偏瘫患者的带来了福音五自由度外骨骼上肢康复机器人是结合了人机工程学、解剖学，融入临床安全行，舒适性和实用性而研制开发的一款多功能性、高安全性、易操作性等医疗机器人机器人可以结合不同的康复策略，使医师能够更好的为患者提供康复治疗hit系统的组成机械结构本体 系 统 组 成硬件控制系统软件控制系统hit康复机械臂1.康复机械臂的组成如右图所示2.结构采用连杆式，关节处

2、采用电机+减速器的形式，除了腕部回转关节，各个关节均有限位开关，防止由于“飞车”造成各种危险，限制关节运动范围以及设置回零。3.机械臂设有五个主动自由度，分别是肩部外展、肩部俯仰、肘部俯仰，腕部回转和腕部俯仰。能够最大限度的模拟手臂的运动hit关节电机及机构右图即是各个关节的电机及结构 肩部外展和肩部俯仰均是松下交流伺服电机，增量码盘，分辨率2500，谐波减速器，减速比1:160肘部俯仰采用EC90盘式电机，霍尔传感器，谐波减速器减速比1:160腕部俯仰采用maxonRE25直流电机，编码器分辨率1000，通过带轮传动，传动比1：1.6腕部回转采用maxonA-max19直流电机，编码器分辨率

3、512，通过带轮传动，传动比1:6.6，轴承采用滑动轴承。 hit硬件控制系统硬件控制系统主要设置在控制柜中控制柜内部结构hit电机驱动器交流驱动器 松下A4交流伺服驱动器通过由运动控制卡发出的控制命令，向交流电机发出脉冲方向控制信号直流驱动器 由于直流电机的功率不同，分别采用两种驱动器，一个是ACK-055-06，额定工作电流3A，用在腕部两个关节；另外一种是ACK-055-18，额定工作电流6A，用在肘部的盘式电机。通过串口RS232与PC机通讯A4驱动器ACK-055-06ACK-055-18hit驱动器参数设定与电机调试交流电机参数设定首先选择控制模式，设定输出脉冲方向和形式，电子齿轮

4、等，PID的参数由驱动器自动设定，同时也可以自动滤波，最后将修改后的参数写进room里直流驱动器参数通过CME软件设定，首先对电机进行初始参数设置，然后建立串口通讯，进行PID调节时，先自动调节电流环，然后调节速度环，最后调节位置环。同时可以设置Home（回零）动作，在遇到正负限位时，回零。hit限位开关的功能限位开关由光电开关通过光电挡片阻挡红外线而形成的，它分为正限位和负限位，正向运动到达的限位为正限位，反之为负限位它可以在限制机器人关节的运动角度，康复机器人关节运动角度的范围根据人体关节运动角度范围设定，再人关节运动角度范围基础上减小一部分，这样可以保证安全，避免”飞车“限位开关方便关节

5、寻零运动，使每次康复运动之后，机器人都能回到最初的位置hit软件控制系统VC+程序 用来控制机器人的运动、联动、回零，绘制曲线等。源代码 源代码已经公布接口 交流电机通过运动控制卡提供的库函数进行编程，直流电机通过串口通讯，利用coply提供的ASCII编写的程序力矩传感器采集系统 用来实时采集各个关节处的力矩信号 软件操作界面hit软件功能介绍 hit软件功能介绍单轴运动 可以使每个关节都安装某一速度和某一绝对位置运动，同时可以显示速度和位移，直流电机还可以显示通过串口发给PC机的命令多轴联动 在设置各个关节的的运动位置，运动速度即可实现各种姿态的联动如指鼻等运动显示运动曲线 在运动后可以显示各个关节的运动曲线，利用matlab画出，同时生成运动数据直流驱动器复位 如果直流电机出现不动等问题，可以将直流驱动器复位，这时电机是不动的回零 电机各个关节在运动过后通过回零恢复到开机