產(chǎn)品概述

        開源下肢外骨骼機(jī)器人系統(tǒng)以提升康復(fù)行業(yè)智能產(chǎn)業(yè)的技術(shù)水平和先進(jìn)性，推動(dòng)智慧康復(fù)為愿景，以醫(yī)療產(chǎn)業(yè)的高度智能化發(fā)展為使命，鼓勵(lì)創(chuàng)新，激勵(lì)創(chuàng)造，矢志不渝的致力于機(jī)器人在康復(fù)領(lǐng)域的應(yīng)用，努力成為世界領(lǐng)先的康復(fù)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)平臺(tái)。

       該系統(tǒng)由下肢外骨骼機(jī)器人本體、控制系統(tǒng)、上位機(jī)軟件和穩(wěn)壓電源組成。每個(gè)主動(dòng)關(guān)節(jié)由諧波減速機(jī)、力矩電機(jī)、高精度絕對(duì)值編碼器、高精度增量式光電編碼器和伺服驅(qū)動(dòng)器組成。

       該系統(tǒng)既可以作為自動(dòng)化專業(yè)、機(jī)器人專業(yè)、機(jī)械電子專業(yè)、智能制造專業(yè)、機(jī)械工程專業(yè)中《機(jī)器人學(xué)導(dǎo)論》、《機(jī)器人控制技術(shù)》、《計(jì)算機(jī)控制技術(shù)》、《電機(jī)與伺服控制》、《機(jī)器人伺服驅(qū)動(dòng)技術(shù)》、《機(jī)器人機(jī)電一體化技術(shù)》、《機(jī)器人操作系統(tǒng)》、《機(jī)器人建模與仿真》等課程的配套實(shí)驗(yàn)實(shí)踐平臺(tái)，也同時(shí)支撐相關(guān)專業(yè)和課程的運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)及伺服驅(qū)動(dòng)算法的教學(xué)和科研。

平臺(tái)特色

（1）開源成熟關(guān)節(jié)模組為實(shí)驗(yàn)載體，支撐機(jī)器人建模仿真、機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)及控制，以及科研領(lǐng)域的算法驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)和柔順控制等高級(jí)應(yīng)用的控制實(shí)驗(yàn)等；

（2）控制器采用CSPACE進(jìn)行開發(fā)，基于CAN總線通訊，控制器硬件基于ARM Cortex-A55或更高級(jí)別的主處理器，性能優(yōu)良，運(yùn)算能力強(qiáng)，支持 Matlab/Simulink 軟件進(jìn)行編程和自動(dòng)代碼生成，可以更高效地研究高級(jí)自動(dòng)控制算法；

（3）單關(guān)節(jié)模組伺服驅(qū)動(dòng)器自主開發(fā)，性能優(yōu)異，開放電流、速度、位置三環(huán)控制，支撐高級(jí)動(dòng)力學(xué)算法研究；

（4）提供豐富的應(yīng)用場景：被動(dòng)跟隨康復(fù)訓(xùn)練，主動(dòng)柔順控制，行走康復(fù)訓(xùn)練，定制步態(tài)軌跡進(jìn)行訓(xùn)練等；

（5）提供豐富的仿真分析和開源算法：機(jī)器人工具箱運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真、Simscape物理聯(lián)合仿真、PID控制、柔順控制算法等。

實(shí)驗(yàn)平臺(tái)硬件組成

開源下肢外骨骼機(jī)器人系統(tǒng)主要部件和連接關(guān)系如下圖所示，分為控制系統(tǒng)和執(zhí)行系統(tǒng)兩部分。

外骨骼本體

       外骨骼本體采用人體美學(xué)設(shè)計(jì)，注重人的形態(tài)學(xué)特征，上身體驗(yàn)效果極佳，主要技術(shù)參數(shù)如表 1 所示。其中關(guān)節(jié)模組采用CAN總線，具有高度集成、高精控制、結(jié)構(gòu)緊湊、響應(yīng)快速等特點(diǎn)。

CSPACE控制器

       CSPACE 控制與半實(shí)物仿真系統(tǒng)是基于高性能 ARM Cortex-A 系列處理器架構(gòu)和 MATLAB/Simulink 開發(fā)。外設(shè)接口豐富，板載實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，以及一套功能強(qiáng)大的監(jiān)控軟件。結(jié)合計(jì)算機(jī)仿真和嵌入式實(shí)時(shí)控制技術(shù)，能實(shí)現(xiàn)硬件在回路（HIL）和快速控制原型（RCP）設(shè)計(jì)的功能，也是用于進(jìn)行基于模型設(shè)計(jì)（MBD：Model-Based Design）控制系統(tǒng)開發(fā)的教學(xué)和科研產(chǎn)品。CSPACE 控制器如圖3所示，是可對(duì)標(biāo)國際先進(jìn)的控制與半實(shí)物仿真領(lǐng)域的產(chǎn)品。

實(shí)驗(yàn)內(nèi)容一覽

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