免费论文：膝关节康复训练机器人设计与性能研究

康复训练机器人属于治疗型康复机器人，其主要功能是帮助患者完成各种关节运动功能恢复训练和肌肉力量恢复训练。目前国外在这方面的研究取得了不少成果，也出现了成熟的产品，而我国在这方面的研究起步较晚，取得的成熟技术较少，市场上很多高性能的康复设备都来自国外，其高昂的价格难以满足国内日益增长的市场需求。本文所研究的膝关节康复训练机器人是一种基于导那控制的，集诊断和康复训练于一体的高性能康复训练机器人，它将机器人技术、力觉人机交互技术、运动康复技术等应用到膝关节术后康复中。本文首先介绍了康复机器人的国内外研究发展现状，然后介绍了本文所研究的机器人的原理及特点。根据机器人的使用对象和导纳控制原理分析得出机器人最重要的性能在于快速性、准确性、安全和舒适性。本文随后进行了机器人的各项性能研究。首先建立了机电系统模型，分析了影响系统快速性的因素，得出了改变转动惯量和控制器参数是提高快速性的可行途径的结论，并通过调节控制器参数提高了系统快速性；采用了一种基于RC低通滤波器原理的数字滤波方法提高了系统的速度测量准确性；分析了机械结构中的重力、摩擦和惯性对于测量人的力的影响，并采用软件补偿的方式大大减小了这些因素的影响；通过实验得出了使得舒适性最佳的梯形加速度模型和导纳控制模型的参数，减小了连接附件冲击和抖动对舒适性的影响。最后在以上分析的基础上，对机器人进行了改进设计，提高了机器人的快速性、准确性、安全和舒适性。康复机器人的成功实现和本论文的完成验证了康复训练机器人的力控制的一种实现方法-导纳控制，分析了康复机器人的各项性能指标，并得出了各项性能指标的有效提高方法。这些为后续康复训练机器人的研究提供了丰富的理论和实践成果。

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