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摘 要

ABSTRACT Ⅱ

第一章 绪论 1

1.1课题的研究背景及意义 1

1.2国内外研究现状 2

1.2.1国外研究现状 2

1.2.2国内研究现状 4

1.3现有手指康复装置的不足 6

1.4本文研究内容 6

第二章 手指康复机器人控制系统的结构与功能 7

2.1 硬件电路总体结构 7

2.2 各个模块的功能 7

第三章 主控制器模块 9

第四章 传感器数据采集模块 10

4.1 力矩传感器数据采集电路 10

4.1.1 力矩传感器放大电路 10

4.1.2力矩传感器滤波电路 12

4.2 光电编码器辨向电路 15

4.2.1光电编码器工作原理 15

4.2.2 光电编码器的信号整形电路 17

4.2.3 解码分离电路 18

第五章 驱动控制模块 23

5.1直流电机驱动电路 23

5.2磁流变液阻尼器驱动控制电路 28

5.2.1 DA转换电路 28

5.2.2磁流变液阻尼器电流驱动模块 30

第六章 通信与调试接口模块 33

第七章 电源管理模块 34

第八章 总结与展望 37

8.1 课题总结 37

8.2 展望 38

参考文献 39

致 谢 40

摘 要

我国经济飞速发展，现代居民的生活质量、生活习惯和方式发生了翻天覆地的变化，与此同时，中风患者的数目逐年递增。中风的死亡率高，就算患者能够幸存，大多数也会留下不同程度的瘫痪的后遗症。

针对这些留有后遗症的患者，我们将现代的机器人技术引入到对患者的偏瘫康复训练中去，大大提高了对其康复训练的效率。本课题研究是单个手指的康复训练恢复系统的控制系统硬件电路设计。

本文首先介绍手指康复训练机器人的国内外的研究现状，发展趋势前景。通过对国内外手指康复训练领域的分析，确定采用磁流变液技术实现力反馈驱动装置。本文主要介绍该磁流变液装置的硬件电路设计。

依据偏瘫患者手指康复训练的阶段和需求，设计出基于磁流变液的被动力反馈实现机理以及主被动混合驱动力反馈控制方法。手指康复系统硬件电路主要包括数据采集模块、驱动控制模块、通信调试及接口模块和电源转换和管理模块。在原理图设计的基础上结合实验仿真来确保设计的可行性。

关键词：手指康复； 磁流变液； 控制系统； 硬件电路设计

ABSTRACT

As the economy develops rapidly, the quality of life,habitats and lifestyle have undergone huge changes. At the same time,the number of stroke patients raises annually. The mortality rate of stroke is very high. Though some survive,most of them will surfer varying degrees of paralysis sequel.

Modern robotics technology is introduced for those patients with paralysis sequel. During their rehabilitation,modern robotics technology plays a very great role and improves efficiency greatly. This subject mainly studies the designing of hardware circuit for a finger rehabilitation system.

In the beginning, this paper introduces the current research status and trend of the finger rehabilitation system. According to the analysis of recent researches in the field of finger rehabilitation,Magneto-Rheological Damper in force feedback is introduced in the rehabilitation system.

Based on the phases and demands of finger rehabilitation,this paper has investigated passive force feedback mechanism and achieved force feedback control method for a hybrid of active amp; passive drive.hardware circuit of the finger rehabilitation system contains data acquisition module,dive control module,communication debugging and interface modules and power conversion and management modules. On the basis of rational schematic design and combining circuit simulation,the feasibility of the circuit gets guaranteed.

Keywords: finger rehabilitation; Magneto-Rheological Damper; control system; hardware circuit designing

第一章 绪论

1.1课题的研究背景及意义

脑卒中又称脑血管意外， 因为突发性的或者脑血管病变从而引起脑功能障碍，并且持续二十四小时以上或者直接导致死亡的症候群。每年脑卒中的发病率为 200/100 万， 存活者中约 75% 致残，40% 的患者留下功能障碍，15% ～30%的患者留下重度残疾^[1]。临床以昏仆，口舌歪斜，失语，偏身麻木，半身不遂等症状，其中肢体功能障碍为主要致残原因。

脑中卒发病迅速，变化快，一般是是老年人容易患上中风。脑中卒患者如果得以幸存，往往会留下后遗症，一些语言或者肢体的障碍会给患者自我的生活带来极大的不便。随着人们生活水平的不断提高，一些人的生活作息不规律，饮食不健康，长期缺乏适当运动，人体的生理素质下降，导致中风可能性就会随之增加。

虽然当前的医疗技术已经达到了很高的水平，因此中风患者在及时的治疗后生还率比较高，但不少患者留下了偏瘫症状，如手功能障碍。手是人类的重要的且极为复杂的一部分，疾病、受伤以及事故可能导致手的运动和感觉技能的丧失。日常生活中，手是人必不可少的工具，偏瘫导致手的运动和感觉技能的丧失，一些患者无法参加社会劳动甚至无法生活自理，给家庭带来相应的负担。

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