【正文】 量產(chǎn)品，在開(kāi)始階段應(yīng)該盡量選擇通用計(jì)算機(jī)產(chǎn)品，以便降低成本，縮短生產(chǎn)周期。2. 一般工業(yè)產(chǎn)品還是需滿足特殊要求的產(chǎn)品：對(duì)一般的工業(yè)產(chǎn)品，成本和生產(chǎn)周期應(yīng)作為主要指標(biāo)來(lái)考慮；對(duì)軍事，航天，水下等有特殊要求的場(chǎng)合，主要考慮的因素不再是成本和研發(fā)周期，更重要的是可靠性，環(huán)境適應(yīng)性。3. 產(chǎn)品開(kāi)發(fā)還是科研樣機(jī)：對(duì)于產(chǎn)品開(kāi)發(fā)要考慮將來(lái)的生產(chǎn)成本，生產(chǎn)周期，可維護(hù)性等因素。例如，當(dāng)既可以采用集中控制又可采用集散控制是，應(yīng)盡可能采用集散控制計(jì)算機(jī)系統(tǒng)；對(duì)科研樣機(jī)的研制主要是要研究裝置的工作原理，獲取必要的數(shù)據(jù)，這時(shí)應(yīng)該選擇硬件借口、接口資源比較豐富，軟件開(kāi)發(fā)方便的集中式，速度比較快的專用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。如德國(guó)生產(chǎn)的Dspace實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)，它采用雙CPU主板，根據(jù)要求可以配置D/A，A/D，Encoder，I/O等多種硬件接口，軟件基于Windows平臺(tái)設(shè)計(jì)，可以用Simulink語(yǔ)言以模塊方式直接編程進(jìn)行實(shí)時(shí)控制。這種計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是硬件資源豐富，軟件開(kāi)發(fā)速度快，兼容性好，對(duì)不同的樣機(jī)進(jìn)行控制只要改變少量的引線和編制不同的軟件即可。4. 工業(yè)產(chǎn)品還是民用產(chǎn)品：對(duì)于小型家電，便攜式儀器儀表，需要經(jīng)常移動(dòng)的機(jī)電一體化產(chǎn)產(chǎn)品；體積，重量，功耗，成本等應(yīng)優(yōu)先考慮，這些產(chǎn)品應(yīng)盡量考慮使用專用的單片機(jī)控制系統(tǒng)或微處理器。對(duì)于一般的工業(yè)產(chǎn)品，可靠性應(yīng)作為主要考慮因素。　驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)控制系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)，采用多個(gè)單片機(jī)分別控制每一個(gè)關(guān)節(jié)，然后由工業(yè)PC機(jī)與多個(gè)單片機(jī)進(jìn)行通訊，形成集散控制系統(tǒng)。踝關(guān)節(jié)控制系統(tǒng)是以AT90S8535控制單片機(jī)最小系統(tǒng)為核心建立的控制系統(tǒng)。單片機(jī)通過(guò)并口接收步態(tài)單片機(jī)的指令，根據(jù)指令驅(qū)動(dòng)兩個(gè)姿態(tài)伺服電機(jī)，對(duì)姿態(tài)機(jī)構(gòu)進(jìn)行初始化和位置閉環(huán)控制。兩個(gè)伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)器都是直流伺服電機(jī)控制卡，用來(lái)實(shí)現(xiàn)姿態(tài)電機(jī)的速度閉環(huán)控制。姿態(tài)控制單片機(jī)與步態(tài)控制單片機(jī)并口通訊，讀取步態(tài)系統(tǒng)的位置信息，以查表的方式得到位置指令，進(jìn)行位置閉環(huán)的PID運(yùn)算，發(fā)出PWM信號(hào)，經(jīng)過(guò)濾波電路的D/A轉(zhuǎn)換后成為0～5V的電壓信號(hào)，經(jīng)過(guò)電平轉(zhuǎn)換之后變成－10～10V ，作為給直流伺服電機(jī)控制器的速度指令。直流伺服電機(jī)控制器與直流伺服電機(jī)以及編碼器組成了一個(gè)速度閉環(huán)，所以姿態(tài)控制系統(tǒng)是一個(gè)雙閉環(huán)控制系統(tǒng)。編碼器的脈沖信號(hào)經(jīng)過(guò)濾波去噪聲后反饋給單片機(jī)，單片機(jī)通過(guò)計(jì)算脈沖個(gè)數(shù)得出姿態(tài)機(jī)構(gòu)的位置。姿態(tài)控制系統(tǒng)中腳踏板的位置需要進(jìn)行標(biāo)定，行程開(kāi)關(guān)所處的位置作為腳踏板的初始置，也就是腳踏板的位置零點(diǎn)。步態(tài)控制單片機(jī)濾波電路電平轉(zhuǎn)換控制器電機(jī)編碼器行程開(kāi)關(guān)濾波電路電平轉(zhuǎn)換控制器電機(jī)編碼器行程開(kāi)關(guān)PWM1AT90S8535PWM2圖 康復(fù)訓(xùn)練機(jī)器人控制概圖第5章　機(jī)構(gòu)的仿真與可行性分析下肢康復(fù)訓(xùn)練機(jī)器人踝關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)完成后，我利用Pro/ENGINEER軟件對(duì)機(jī)構(gòu)進(jìn)行了運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真，以便研究機(jī)構(gòu)的模型能否完成預(yù)定的性能要求?！》抡娓攀隼肞ro/ENGINEER Wildfire的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)仿真功能可以使原來(lái)在二維圖紙上的難于表達(dá)和設(shè)計(jì)的運(yùn)動(dòng)變得非常直觀和易于修改，并且能夠大大簡(jiǎn)化機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)過(guò)程，縮短其開(kāi)發(fā)周期，減少開(kāi)發(fā)費(fèi)用，同時(shí)提高產(chǎn)品質(zhì)量。可以通過(guò)添加運(yùn)動(dòng)副，驅(qū)動(dòng)器使其運(yùn)動(dòng)起來(lái)，以實(shí)現(xiàn)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)仿真。此外完成機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)仿真后，運(yùn)用機(jī)構(gòu)中的后續(xù)處理功能可以查看當(dāng)前機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)，并且可以對(duì)機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)軌跡、位移、運(yùn)動(dòng)干涉情況的分析，以便研究機(jī)構(gòu)的模型。機(jī)構(gòu)仿真與真實(shí)的機(jī)構(gòu)很相似。機(jī)構(gòu)是由構(gòu)件組合而成的，其中每一個(gè)構(gòu)件都以一定的方式至少與另一個(gè)構(gòu)件相連接，這種聯(lián)接既使兩個(gè)構(gòu)件直接接觸，又使兩構(gòu)件能產(chǎn)生一定的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。機(jī)構(gòu)仿真主要包括創(chuàng)建機(jī)構(gòu)和添加驅(qū)動(dòng)器。其中創(chuàng)建機(jī)構(gòu)的過(guò)程與零件的裝配過(guò)程極為相似?！C(jī)構(gòu)仿真及結(jié)果分析。之所以不同，是由于單位不同。而我們的康復(fù)訓(xùn)練機(jī)器人的步速是按照病人設(shè)計(jì)的，給定的速度比較慢，所以兩條曲線看上去不盡相同，但是它們的變化規(guī)律是大致相同的。機(jī)構(gòu)仿真的結(jié)果是可以實(shí)現(xiàn)踏板的俯仰角度（），而變化規(guī)律與人體的運(yùn)動(dòng)規(guī)律是非常相似的，所以這些仿真結(jié)果證明本論文采用的機(jī)構(gòu)方案，策略和仿真程序是合理的，有效的。角度（o）角度（o）時(shí)間(s)圖 一個(gè)步態(tài)周期踝關(guān)節(jié)角度變化規(guī)律曲線時(shí)間(s)圖 仿真角度變化規(guī)律曲線結(jié)　　論本文結(jié)合目前國(guó)內(nèi)外康復(fù)訓(xùn)練機(jī)器人的研究現(xiàn)狀和發(fā)展方向，具體闡述了一種下肢康復(fù)訓(xùn)練機(jī)器人踝關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過(guò)程。仿真實(shí)驗(yàn)表明，本課題所研制的下肢康復(fù)訓(xùn)練機(jī)器人踝關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)預(yù)期的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。踝關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)是整個(gè)下肢康復(fù)訓(xùn)練機(jī)器人設(shè)計(jì)的一部分。下肢康復(fù)訓(xùn)練機(jī)器人踝關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)工作是分以下幾個(gè)階段進(jìn)行的：首先，查閱資料。在設(shè)計(jì)初期，廣泛查詢國(guó)內(nèi)外在康復(fù)領(lǐng)域的發(fā)展和最新成果。這一階段就是開(kāi)題準(zhǔn)備階段，為以后的設(shè)計(jì)開(kāi)闊了視野，提供了設(shè)計(jì)思路。然后進(jìn)行的是驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)。這一階段的工作是確定了機(jī)械本體和驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)。為后面的機(jī)械零件設(shè)計(jì)和控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)確定了大的方向。在這一階段中對(duì)于傳動(dòng)方式的選擇，本文比較了多種機(jī)械傳動(dòng)的形式，結(jié)合設(shè)計(jì)的實(shí)際情況，最終選擇了適合本機(jī)構(gòu)的圓柱凸輪機(jī)構(gòu)傳動(dòng)。第三階段的工作對(duì)姿態(tài)系統(tǒng)機(jī)械本體進(jìn)行詳細(xì)地分析與設(shè)計(jì)。用Pro/E軟件零件進(jìn)行三維實(shí)體造型，設(shè)計(jì)與校核了每一個(gè)非標(biāo)準(zhǔn)機(jī)械零件，并根據(jù)系統(tǒng)的需要對(duì)標(biāo)準(zhǔn)件進(jìn)行了選擇與校核。第四，控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。闡述了各種不同的控制方式，提出一種控制方案。下肢康復(fù)訓(xùn)練機(jī)器人是整體聯(lián)動(dòng)，控制時(shí)踝關(guān)節(jié)控制系統(tǒng)是一個(gè)子系統(tǒng)。最后一項(xiàng)工作是系統(tǒng)地對(duì)下肢康復(fù)訓(xùn)練機(jī)器人踝關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)分析，并通過(guò)Pro/E軟件對(duì)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)進(jìn)行動(dòng)畫(huà)仿真和圖形仿真。得出系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)預(yù)期運(yùn)動(dòng)規(guī)律。本論文主要是對(duì)于踝關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，對(duì)控制系統(tǒng)并沒(méi)有做出詳細(xì)的設(shè)計(jì)，只是提出了一個(gè)總體方案。因此還可以進(jìn)一步詳細(xì)地設(shè)計(jì)一套下肢康復(fù)訓(xùn)練機(jī)器人的控制方案。參考文獻(xiàn)[1] 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