免费论文：面向腰肌劳损的中医按摩机器人产品化研究

中医按摩的疗效与按摩者的体力、经验、按摩的手法、位置、力量等有着密切的关系，传统言传身教模式的按摩学习方法严重阻碍了中医按摩的推广和按摩师的培养，无法满足日益增长的社会需要。本文从中医按摩需求和产品化角度出发，针对腰肌劳损适应症，提出了基于步进电机驱动的机器人系统结构。从机器人机构、控制系统、控制策略等方面对机器人的安全有效性、成本、可靠性、机器人构型和按摩力控制等五个方面进行了研究，实现了论文的研究目标。首先，分析了按摩师的按摩流程和按摩手法，提出了五自由度串联机器人构型（一个冗余自由度），而且进行了按摩手臂、移动龙门机构和按摩床平台的设计。并对机构进行了分析，包括自由度分析、运动学正逆解和工作空间分析，通过分析证明了该构型能够灵活完成按、揉、振、滚四种中医按摩手法，结构稳定、安全、可靠。其次，从降低成本和安全可靠性出发，选用研华PCI-1240U运动控制卡和PCI-1710L数据采集卡，提出了基于PCI总线的控制系统结构，并对主要硬件进行了选型。而且根据医用电气规范要求进行控制系统的电气设计，完成了其电气布线设计、控制及报警面板设计和抗电磁干扰设计。然后，采用阻抗控制来实现按摩力量的控制，并搭建了中医按摩机器人的阻抗控制模型，利用Simulink进行了仿真分析，证明了其可行性。安全控制策略采用从原理、技术实施、应用三个层级考虑，通过多信息融合的方法将多种控制模式综合起来，构建基于VC的多线程控制系统平台，实现对整个按摩过程的安全控制。最后，对机器人的位置精度进行了实验验证，结论证明：基于步进电机驱动的机器人系统可以满足中医按摩机器人运动精度设计要求；对机器人的力量精度进行了实验验证，结论证明：基于位置的阻抗控制来实现机器人的按摩力控制是可行的；对普通摄像头的识别定位精度进行了实验验证，结论证明：利用普通摄像头实现Marker点识别定位功能是可行的；对按摩机器人系统的功能和效果进行了测试，结论证明：按摩机器人的按摩效果是有效的。

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