下肢康复训练机器人手持控制器的研究

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在当今社会中,下肢运动障碍已经成为一类常见的疾病,极大的困扰了人们的生活。对于此类疾病的治疗方法有很多种,但无论采取哪种治疗手段,都离不开正确的、科学的康复训练。传统的康复训练手段往往比较单一,难以实现重复性、针对性、高强度的训练要求,康复训练机器人的出现,很好的解决了上述难题。康复训练机器人是一个综合性的研究课题,它涵盖了自动控制、机械设计、生物医学等多方面学科。康复训练机器人技术对于改善患者康复质量、提高患者康复速度、减轻社会负担有着重大的意义和研究价值。康复训练机器人系统一般由两部分构成:机器人主体和控制系统。机器人主体由能够模仿人体下肢运动的机械结构组成,在一些特殊的位置配有传感器和安全保护装置。机器人的运动由电动机来带动。传统的康复机器人控制是由PC机来实现的,这就降低了康复机器人使用的灵活性,给使用者带来很大的不便。本课题设计了一款基于ARM嵌入式系统的下肢康复机器人手持控制器,是一款功能强大的机器人辅助设备。一方面可以显示机器人的运动状态,另一方面可以实现控制参数的调整。本设计以手持设备的形式取代了PC机,使康复训练机器人的使用更加简单、方便。本设计中手持控制器选用了意法半导体公司(ST)的STM32系列低功耗增强型处理器芯片STM32103VC,该芯片的特点是速度快、I/O口丰富,并且具有丰富的固件函数库。在显示和操作模块方面则选择了液晶触摸屏,简化了人机界面。控制器内置了SD卡存储模块,能够以文件的形式存储患者的使用信息。软件方面采用了μC/OS-Ⅱ嵌入式操作系统进行功能模块之间任务的管理,并且使用μC/GUI图形界面软件建立窗口系统,完善了用户界面。
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