上肢康复机器人作为机器人研究中的重要领域,在医疗,康复领域都有着广泛的应用。在上肢康复机器人的研究中,在保证机器人能带动人体上肢做高强度的重复训练的同时,将患者与机器人之间的交互力进行反馈控制能够提高患者的康复体验以及提升康复治疗效果。另外,在患者康复训练的同时增加视觉反馈功能有助于患者大脑运动功能的重建,提升患者在康复过程中的参与感。基于此,本文对上肢康复机器人展开研究,并设计和开发包含视觉和力反馈的上肢康复机器人。首先,本文在充分分析了人体上肢关节的结构和运动特性后,提出了具有三自由度的上肢康复机器人设计方案并对机器人结构进行了具体分析以及强度校核。另外,设计了一款为患者提供视觉反馈的移动平台并进行了部件选型和参数分析。其次,基于ADAMS建立了上肢康复人机一体模型,进行了运动学和动力学的仿真分析,以人体关节活动度为参考评估了康复机器人的康复效果。为了在实际康复过程中测量患者的关节活动度,设计和开发了一款可穿戴关节运动测量仪,可以实时测量患者康复过程中的关节活动度并将此数据加入控制策略中以提高患者康复过程中的安全性。然后,充分分析了机器人力反馈的策略后,选定导纳控制作为上肢康复机器人力反馈环节的控制策略,设计了多种康复训练模式。基于Simulink软件建立了控制系统仿真模型,验证了系统在阶跃信号,斜坡信号,锯齿波信号的力和位置跟随的性能。最后,基于Matlab/RTW环境建立了实时控制系统,对驱动器,数据采集卡,控制器等进行了选择和参数设计,完成了实验平台的搭建工作并对系统进行了位置跟踪和力跟踪的测试,验证了机器人控制系统的效果。