面向步态康复训练的绳驱动并联机器人系统研究的任务书.docx

面向步态康复训练的绳驱动并联机器人系统研究的任务书
一、研究背景
步态康复是康复医学的一项重要领域，针对患者的步态恢复进行系统的康复方案，可以恢复患者正常的行走能力，提高生活质量。而机器人技术在步态康复训练中的应用已经得到广泛的关注，机器人可以帮助医生更好地控制治疗过程、提高治疗效果和调整康复方案。
传统的机器人系统通常是串联机构，即每个关节都由一个电机驱动，这种机构的缺点是机械结构复杂、系统维护成本高、体积庞大等，很难满足步态康复训练的需要。因此，研究并联驱动机器人具有高效、快速、灵活、高重复性等优点，更能适应步态康复训练需要。
基于此，本研究所提出的基于绳驱动的并联机器人系统，可以实现患者步态康复训练时的不同需求，为康复医生以及患者提供更佳的康复效果。
二、研究目的
本研究旨在设计开发一款基于绳驱动的并联机器人系统，以实现步态康复训练，并建立相应的控制系统。主要研究目标包括以下方面：
1.设计并建立基于绳驱动的并联机器人系统，包括机械结构和控制系统。
2.构建和实现机器人系统的步态康复训练方案，确保对患者提供恰当的治疗，帮助患者恢复正常步态。
3.对并联机器人系统的控制算法进行深入研究，优化控制策略，提高机器人的精度、可重复性和鲁棒性。
三、研究内容及实施方案
1.机械结构设计和建立
基于已有的并联机器人研究的基础，本文在设计结构上提出了一种基于绳驱动的并联机器人，将关节与驱动模块分开，使机器人更加灵活，且机械结构更加简单。机器人一个模块包括两台电动滑轮，通过绳子平稳牵引机械手，从而实现机械臂运动。机器人的总控制系统包括动力学分析、运动规划和控制等模块。根据步态学原理，设计机器人的机械结构，可以分为膝关节机械手和踝关节机械手两个部分，分别代表人类膝关节和踝关节。
2.控制系统设计和建立
机器人的控制系统采用基于PID的控制算法，可以通过加速度传感器和位置传感器获取机器人的状态信息，进行实时的控制，从而实现对机器人的灵敏控制。
3.步态康复训练方案的构建和实现
步态康复方案的制定是整个康复治疗过程中最重要的一部分。针对患者实际情况，本研究会根据步态康复理论，制定出合理的康复方案，在机器人系统的控制下进行训练，以实现患者的康复治疗。
四、预期成果
本研究将实现并联机器人系统的设计和建立，包括机械结构和控制系统。并成功构建出符合康复需求的步态康复训练方案。预计实现以下成果：
1.基于绳驱动的并联机器人系统的设计与建立，包括机械结构和控制系统。
2.循环训练方案的制定和实现，提高步态康复效果。
3.控制算法的研究，优化控制策略，提高控制精度和鲁棒性。
4.系统测试数据的分析，评估机器人训练的影响和效果，提高康复训练技术。
五、研究意义
机器人技术在步态康复治疗中的应用将会大大提高康复训练的效果。传统基于串联机构的机器人无法满足步态康复训练的需要，基于绳驱动的并联机器人系统则可以通过灵活、快速、高效等优点，帮助患者更好地恢复步态。本研究的意义主要体现在如下几个方面：
1.为步态康复训练提供了新的方法和技术，推进康复医学的技术发展。
2.建立了基于绳驱动的并联机器人系统的模型，可以进行系统控制和康复训练，优化康复方案。
3.拓宽了机器人技术在康复医学中的应用，为社会提供了更好的康复服务。
4.为后续相关机器人技术的研究提供了基础和参考。