气动夹持机械手设计

气动夹持机械手设计1、相关定义1.1、定义约束关系及传感器 一个系统通常是由多个构件组成的,各个构件之间通常存在某些约束关系, 即一个构件限制另一个构件的运动,两个构件之间的这种约束关系,通常称为 运动副或铰链,在ADAMS中,抽象和总结,将约束分为几个常用的基本约束 和运动副,要模拟系统的真实运动情况,就需要根据实际情况抽象出相应的运 - 32 - 哈尔滨工业大学工学硕士学位论文 动副,并在构件之间定义运动副。对于本文中的气动机械手主要通过其构件数 量及自由度决定需要添加的运动副,如表 3-2所示共定义了 13 个运动副,其中 包括 1 个固定副、10 个转动副以及 2 个平移副。固定副约束两个相关构件的 3 个旋转和 3 个平移自由度,旋转副约束 2 个旋转和 3 个平移自由度,平移副约 束 3 个旋转和 2 个平移自由度。由表 3-1可知系统共包括 12 个构件,因此最终 的自由度为DOF=6(13-1)-512-61=6,符合实际的六个自由度。 表 3-2 定义的约束关系 Table 3-2 Constraints in manipulator model 运动副 联接部件 1 联结部件 2 约束类型 驱动约束 运动范围 JOINT_1 底座 大地 固定副 - 0 JOINT_2 腰部 底座 转动副 MOTION_1? 90 9 0 JOINT_3 大臂 腰部 转动副 - 无限制 JOINT_4 大臂气缸筒 腰部 点线副 - 无限制 JOINT_5 小臂气缸筒 大臂 点线副 - 无限制 JOINT_6 大臂气缸杆 大臂 转动副 - 无限制 JOINT_7 小臂气缸杆 肩 转动副 - 无限制 JOINT_8 肩 大臂 转动副 - 无限制 JOINT_9 小臂 肩 转动副 MOTION_2 0 ? 9 0 JOINT_10 手腕 小臂 转动副 MOTION_3? 60 3 0 JOINT_11 手抓 手腕 转动副 MOTION_4? 90 9 0 JOINT_12 大臂气缸杆 大臂气缸筒 移动副 MOTION_5 0 175mm JOINT_13 小臂气缸杆 小臂气缸筒 移动副 MOTION_6 0 175mm 因为该机械手的各个关节都有一个相应的运动范围,机械手在工作过程中 必须保证不能超出这个范围,否则机械手就会自动停止运行,并提示错误。所 以在仿真时也要指定模型中各关节角的范围,这可以通过建立传感器来实现, 当角度值超过传感器限定的范围时,传感器就会被激发,使仿真进程停止。 此外需要注意的是运动副联接的两个构件之间的相对运动均是在 I-Marker 和 J-Marker 中测量,即为相对运动值,角度等旋转运动的相关值以右手定则定 义正负。 要使系统能够运动起来,还需要在运动副上添加驱动。驱动从本质上来说, 也是一种约束,只不过这种约束是约束两个构件按照确定的规律运动。在 ADAMS/View中,在模型上定义的驱动是将运动副未约束的其它自由度做进一 步约束,是时间的函数。系统有确定位形的充要条件就是系统的自由度等于驱 动的数目,如果系统还有未约束住的自由度,则对于未约束住的自由度会在重 力和其他载荷的作用下进行动力学计算,对于有确定位形的自由度才能进行运 - 33 - 哈尔滨工业大学工学硕士学位论文 动学计算。因此对于本文中的六自由度机械手,要想让末端有确定的运动轨迹, 必须将未约束的自由度进行约束,即需要添加六个驱动,根据所添加运动副的 约束属性添加四个旋转驱动和两个滑移驱动,如表 3-2所示。至于各个驱动上 的运动函数要根据机械手末端轨迹以及运动学反解得到的各关节的运动函数来 确定。 1.2、脑卒中的概念和治疗现状 脑卒中俗称中风,亦称为脑血管意外(Cerebral VascularAccident)。是指由脑部 损伤、脊髓损伤或者脑部血管病变等各种原因引起脑动脉系统和静脉系统所发生 的病理性病变而引起的一类疾病。科学技术的发展使医务人员对于急性中风患者 能采取比较有效治疗手段,从而使得患中风以后能够存活下来的人非常之多。病 人在接受医生的紧急治疗后,虽不至于有生命危险,但是所发生的脑部血液循环 障碍将对脑组织产生直接影响,并引起脑细胞产生功能性改变8,以至于残留下多 种多样的后遗症,包括语言不利、偏瘫、神志障碍、面瘫(口眼歪斜)、小便失禁等 等,使病人失去原有自主运动的能力。其中中风后手和手臂偏瘫是最常见、最容 易出现的病变症状。 据统计,在我国有脑卒中引起的偏瘫患者将占全国人口数的 310。按我 国 13 亿人口计算,则患脑卒中的人数将达 390 万至 1300 万。中风所造成的偏瘫 不仅给患者带来了行动和日常生活极大的不便,还给患者本人及家庭带来心理上、 经济上及其他方面的冲击。目前,偏瘫上肢的康复训练传统方法是医务人员对病 -1- 者进行手把手的康复训练,或者用简单的康复医疗器械进行训练。这样的训练方 式存在许多的问题,比如训练效率低下,不能保证患者的训练强度,不能进行精 确控制和记录训练参数(运动速度、轨迹等等),患者被动地接受治疗,参与治疗 的主动性不够,康复评价指标不够客观,不利于治疗方案的确定、改进和对偏瘫 患者神经康复规律的深入研究9-11。因此,寻求有效的康复治疗手段,使患者在一 定程度上能恢复自主运动能力,这样即可以提高患者自身的生活质量,也可以减 轻家庭和社会的总体负担。 1.3、基本定义 定义 2-1 设 X 和 Y 是两个集合,f : XY。如果 Y 中的每一个点都有原 像(即 f (X ) = Y),则称 f 是一个满射;如果 X 中不同的点的象是 Y 中不同的 点(即对于任何 x1,x2X,如果 x1 x2,则有 f (x1) f (x2),则称 f 是一个单 射;如果 f 既是一个单射,又是一个满射,则称 f 是一个一一映射。 定义 2-2 设 X 是一个集合,T 是 X 的一个子集族。如果 T 满足条件: (1) X,? T ; (2) 若A,B T ,则A B T ; (3) 若T1 ? T ,则AT 1 A T , 则称 T 是 X 的一个拓扑。如果 T 是集合 X 的一个拓扑,则称偶对(X,T )是一 个拓扑空间。T 的每一个元素都叫做拓扑空间(X,T )中的一个开集。 定义 2-3 设 X 和 Y 是两个拓扑空间,f : XY。如果 Y 中的每一个开集 U 的原象 f -1(U )是 X 中的一个开集,则称 f 是从 X 到 Y 的一个连续映射, 或简称 f 连续。 11 定义 2-4 设 X 和 Y 是两个拓扑空间,如果 f : XY 是一个一一映射, 并且 f 和 f -1: YX 都是连续的,则称 f 是一个同胚映射或同胚。 定义 2-5 设 X 和 Y 是两个拓扑空间。如果存在一个同胚 f : XY,则 称拓扑空间 X 与拓扑空间 Y 是同胚的,或称 X 与 Y 同胚,或称 X 同胚于 Y 。 定义 2-6 设(X, T )是一个拓扑空间,x X 。如果 U 是 X 的一个子集, 满足条件:存在一个开集V T 使得xV ? U ,则称 U 是点 x 的一个邻域。 点 x 的所有邻域构成的 X 的子集族称为点 x 的邻域系。如果 U 是包含着点 x 的一个开集,那么它一定是 x 的邻域,称 U 是点 x 的一个开邻域。 定义 2-7 当集合的各元素本身就是集合时,这个集合称为集族。 定义 2-8 设(X, T )是一个拓扑空间,B 是 T 的一个子族。如果 T 中的每 一元素(即拓扑空间 X 中的每一个开集)是 B 中某些元素的并,即对于每一 个U T ,存在B 1 ? B使得U= BB 1 B 则称 B 是拓扑 T 的一个基,或称 B 是拓扑空间 X 的一个基。 定义 2-9 某拓扑空间的一个基或在某一点处的一个邻域基,如果是一 个可数族,则称之为一个可数基和一个可数邻域基。 定义 2-10 设 A 一个集族,B 是一个集合。如果AAA ? B 则称集族 A 是集合 B 的一个覆盖,并且当 A 是可数族或有限族时,分别称集族 A 是集 合B的一个可数覆盖或有限覆盖。 设集族 A 是集合 B 的一个覆盖。如果集族 A 的一个子族 A1也是集合 B 的一个覆盖,则称集族 A1是覆盖 A (关于集合 B)的一个子覆盖。 设 X 是一个拓扑空间。如果由 X 中开(闭)子集构成的集族 A 是 X 的子 集 B 的一个覆盖,则称集族 A 是集合 B 的一个开(闭)覆盖。 定义 2-11 一个拓扑空间如果有一个可数基,则称这个拓扑空间是一 个满足第二可数性公理的空间。 定义 2-12 一个拓扑空间如果在它的每一点处都有一个邻域基,则称 这个拓扑空间是一个满足第一可数性公理的空间。 定义 2-13 设 X 是一个拓扑空间,D ? X 。如果 D 是闭包等于整个拓 扑空间 X,即D = X ,则称 D 是 X 的一个稠密子集。 定义 2-14 设 X 是一个拓扑空间。如果 X 中有一个可数稠密子集,则 12 称 X 是一个可分空间。 定义 2-15 若 0 = 0,则称 X 是分离的。如果一个空间 X 是完备的, 分离的准范空间,则该空间称为 Frchet 空间。 定义 2-16 对 f Y X,称 XY 的子集(x, f (x): xX 为 f 的图像是 XY 的闭子集,则称 f 具有闭图像。 定义 2-17 设 A,B,C 都是集合。则 (1) A? A 不成立; (2) A? B 和 B? A 不能同时成立; (3) 如果 A? B ,并且 B? C ,则 A? C 。这类集合常称为集族。 定义 2-18 一个拓扑空间 X 上的拓扑 称为 Hausdorff 拓扑,是指如果 该拓扑使得对任意的 x, yX 且 x y,都有 x 的邻域 U 和 y 的邻域 V 使得 U V=?。 1.4、与机械手有关的概念 (1)机械手自由度 机构自由度指的是其具有独立运动数目的个数,而机械手自由度也就是各 关节中单独驱动的关节数。通常,一个刚体在空间中有六个自由度,分别是绕 坐标系 X,Y,Z 轴的转动与绕 X,Y,Z 轴的移动,这六个自由度可以完全定义刚体 在空间中的位姿。那么,如果机械手臂自由度达到了六个,那么机械手末端就 可以达到操作空间任意位置。通常机械手都是四到六自由度,平面机械手自由 度数相对要少,适各作业任务而定。 (2)机械手运动链 由运动副连接起来的两个或者两个以上的杆件所组成的杆件系统称之为运 动链。运动链有开式链与闭式链之分,开式链可最少含有一个运动副,闭式运 动链含两个或两个以上运动副。目前机器人大部分都是开式运动链结构。 机械运动链中能够作独立的相对运动的个数称之等于运动链的自由度数。 这些自由度确定机器人机械系统中各杆件的相对位置及其变化,即机器人的构 形。 考虑到绝缘子表面特征的复杂性,为避免各个运动杆件跟绝缘子表面发生 干涉,因此,本机械手采用开式链结构。 (3)机械手机构 机械手机构由定位机构与定向机构组成。通常所说的定位机构就是指的机 械手的手臂,它通常由两到三个自由度组成,主要用来支撑机械手小臂,承载 后续负载,并对手腕起到定位作用;定向机构指的是机械手的手腕,同样也是 至少由两个或两个以上自由度组合而成,用来确定机械手末端杆件的姿态。定 向机构与定位机构的组合即可认为是完整的机械手机构。 本绝缘子清洗机构中,绝缘子本身固定在机架上,有两个电机分别驱动其 绕自身轴线的 360 度旋转与上下运动,而机械手末端轨迹曲线在同一平面,所 以此机械臂只需要四个自由度,分别由两个移动关节和两个转动关节组成。 (4)工作空间 机械手末端执行器所能达到的空间任意点的集合称之为机械手的工作空 间。工作空间的大小决定于机械手各连杆的尺寸,同时也与机械手总体构形有 关。在设计机械手时,对于达到工作空间任一位置时的多种连杆形位是否构成 内部杆件的干涉问题,在运动过程中或者到达该位置时是否与工作空间中其它 物体相碰撞的问题,以及在空间某些形位是否刚好处于机械手臂杆件奇异位置 或者奇异位置附近的问题,对于以上这些,我们必须加以考虑。 (5)机械手精度 机械手精度是指其执行器参考点实际到达空间某一坐标点与理想中到达的 坐标点之间的误差。它主要的两个指标为:末端执行器定位精,是指机械手 末端执行器参考点的实际到达空间坐标点与目标坐标点之间的误差;末端执 行器重复定位精度是指在同样的控制程序下,机械手连续多次重复到达某目标 坐标点时,其位置一致性程度。影响机械手精度的因素很多,如零件加工制造 精度,机器装配精度,零件自重引起的变形,运动副间隙,电机控制,负载引 起的变形的等。但是对机械手定位精度有影响的因素并不一定影响重复定位精 度。当连杆本身与负载重力引起变形所导致的误差只存在于定位精度,而不涉 及重复定位精度。因此,这就要求我们对机械手进行整体方面综合考虑。 11 (6)机械手分类 机械手分类方法有多种。 首先,按机械手结构可分为四类: a.直角坐标式机械手 这种机器人酷似于数控镗铣床,各关节以移动副相联,关节轴两两垂直。 这种形式机械手结构刚度高,不存在耦合、奇异等状态,运动分析相对较简单, 不过其操作灵活性相对较差,夹具等受到机床结构限制,且占地面积较大。 b.圆柱坐标式机械手 该机器人前三个关机分别是两个移动关节,一个转动关节,其优点是空间 定位比较直观,但在其工作空间内连杆容易发生碰撞,移动副不易被保护。 c.球(极)坐标式机械手 此类机械手前三个关节中前两个关节为转动,后一个为移动,占地面积小, 工作空间大,不过也是移动关节不易保护。 d.SCARA 机械手 机器人前三个关节都为转动关节,轴线相互平行,在平面内实现定位和定 向,另有一移动关节,实现末端件在追治愈平面的运动。其结构轻便,响应快, 适合于平面定位,垂直方向装配作业。 e.关节式机械手 此类机械手各自由度都为转动副相联,其运动是模拟人手的六个自由度, 前三个关节分别由肘关节和肩关节组成,对末端手爪起到定位作用,后面关节 合称为腕关节,对末端手爪起到定向作用。肩关节分别实现绕铅垂轴线的旋转 与大臂的俯仰动作,肘关节实现小臂俯仰。此类机器人各杆件相互干涉较少, 结构可相对更小,更紧凑,占地面也相对较少,防尘密封容易,但其运动学复 杂,末端杆件位姿描述较复杂,轨迹规划与驱动控制复杂。 按驱动方式分类 通常分为三类:气动机械手;液动机械手;电动机械手。 其中最常用的是电器驱动,因为此种驱动方式控制简单,安装维护方便, 结构较小,高的运动精度,且对环境基本不造成损害。液动与气动主要用于大 功率出,但是其维护成本高,气体与液体的泄露导致精度难以控制,所以应用 相对较少。 按机械手控制方法分类 a.点位控制型:机械手控制方式为自一点运动到另一点,操作只在目标点 上,例如点焊机械手 b.连续轨迹控制型:此类机械手各关节作联动,末端运动速度与加速度连 续。机械手轨迹规划时需获得各节点位移、速度与加速度值,并利用运动学求 逆与雅克比矩阵求逆得出各关节空间相对应的位移、速度与加速度值。如焊接 机械手焊接曲缝时的轨迹控制。 4)按用途分类 机械手按用途可分为医疗福利、喷涂、焊接、搬运、装配、切削加工等各 种用途机械手。 12 1.5、定义疲劳算例及属性 在疲劳分析之前,首先需要对弧面分度凸轮进行静态分析,分析方法此处不再介绍。 此处选择 41CrMo4 材料的多头弧面分度凸轮为例,介绍其整个分析的过程,其余两种材料 的分析方法类似。 选择 41CrMo4 材料的多头弧面分度凸轮进行静态分析,对凸轮施加载荷为 1000N,其 余与 5.1 节分析完全一样。静态分析完成后,右键单击 Simulation 算例标签,选择创建新 Simulation 算例,在算例下面选择疲劳,完成疲劳分析的算例定义。在 Simulation 算例树 中,用右键单击疲劳图标 ,然后选取属性。在对话框中,执行以下操作:在恒定振幅事 件交互作用框内单击”随意交互作用”;在计算交替应力的手段框内,单击”对等应力”(Von 55 Mises);在疲劳强度缩减因子 Kf 框内,键入 1.0;单击确定。 1.6、机翼气动/结构解耦参数定义 要在系统优化中反映气动优化对结构优化的折衷,必须考虑气动载荷分布对结构优化的影 响。大量的计算分析表明,气动载荷分布一般可近似为三次多项式曲线。确定这个三次多项式 曲线需要 4 个参数。为了减少描述气动载荷分布的参数个数,这里提出了一种简化方法。 通过研究气动载荷分布的特征,发现当升力系数一定时,对确定的机翼外形,只需确定其 2 个展向特征站位的值即能够确定气动载荷分布的曲线。它们的比值,则能够基本反映气动载 荷的展向分布特征。因此,定义气动载荷分布的控制参数 iGa 为 0.5 展向站位的气动载荷值与 0.98 展向站位气动载荷值的比值。只要确定了参数 iGa,就可近似确定机翼气动载荷展向分布。 图 3.7 中纵坐标表示载荷,横坐标表示展向站位单位坐标。CL 为展向站位升力系数,C 为 当地弦长,Cref为平均气动弦长,z 为展向坐标,b 为半展长。该图对比了由升力系数、控制参 数 iGa、0.98 站位升力系数确定的气动载荷分布(曲线 b)与气动程序(BLWF46)计算出的实 际气动载荷分布(分布点 a)。可以看出二者非常接近。因此,将控制参数 iGa 作为描述气动载 荷分布的参数是合理的。 图 3.7 机翼载荷展向分布的比较 为验证该参数的可行性,在 iGa 相同的前提下,对两组机翼的展向载荷分布进行对比。 (1)对不同平面外形的柔性机翼进行气动优化分析。iGa 和升力系数相同时,展向载荷分 布对比如图 3.8 所示。图中曲线的部分主要参数如下:iGa=4.6;曲线 1 对应展弦比 AR=10.5, 后掠角 =28;曲线 2 对应展弦比 AR=8.5,后掠角 =20;曲线 2 对应展弦比 AR=9.5,后 掠角 =24。根据图示,曲线分布基本相近。因此,对于不同平面外形的机翼,该参数在控制 展向载荷分布上是有效的。 23 图 3.8 不同平面外形柔性机翼的展向载荷分布对比(iGa/CL 相同) (2)对某平面外形相同,结构刚度不同的柔性机翼,iGa 和升力系数(平衡状态)相同时, 展向载荷分布对比如图 3.9 所示,图中部分主要参数:展弦比 AR=8.5,后掠角=24,载荷 控制系数 iGa=4.6,CL0=0.56。曲线 1 对应刚性机翼,即假定无变形;曲线 2、3、4 对应刚度分 布不同的柔性机翼。四条曲线基本重合,说明对相同平面外形的机翼,iGa 在表达和控制其载 荷的展向分布方面也是合理的。 图 3.9 不同结构刚度柔性机翼展向载荷分布对比(iGa/CL 相同) 24 1.7、过渡处鼓包定义 翼身交接处的过渡鼓包外形在实际设计中一般参照设计经验,由多块曲面拼接而成。本文 采用了一种近似方法,通过剪切放样曲面获得。 翼身鼓包主要外形参数的选取和定义如下 (1)翼身鼓包最前端到翼前缘的纵向距离占机身总长的比 fairFwd。 (2)翼身鼓包最后端到翼后缘的距离占纵向机身总长的比 fairAft。 (3)鼓包曲线(如图 3.4 图 3.5 所示三号线至六号线)的控制点坐标。 根据以上参数,结合机翼外形表面参数,首先在机身表面获得控制点 18,然后分别绘制 剖面控制曲线 36,引导曲线 12。在此基础上,放样生成曲面。最后,对过渡处的多余曲面 进行剪切,从而获得过渡处鼓包外形。 图 3.5 机翼机身过渡处鼓包生成示意图 20 2、相关背景2.1、课题研究背景 康复机器人作为医疗机器人的一个重要分支,它的研究贯穿了康复医学、生物力 学、机械学、机械力学、电子学、材料学、计算机科学以及机器人学等诸多领域,已 经成为国际机器人领域的一个研究热点。康复的含义:在受创伤或得病后恢复患者肢 体或器官的正常的形状或功能,康复工程就是致力于为患者提供此类辅助装置1。康 复治疗机器人在医疗实践上主要是用于恢复患者肢体运动系统的功能。运动系统的问 题可以分为两类2:一类是生物力学或生物物理化学类型的应用;另一类是运动学习。 当人的肢体受外伤、烧伤或接受手术后,受伤组织的皮肤、韧带和肌肉会失去弹性从 而导致肢体运动的速度和范围受到限制。生物力学或生物物理化学的应用就是利用机 器人系统来打破受伤肢体的运动范围,帮助患者进行科学而又有效的康复训练,使患 者的运动机能得到更好的恢复3-5。 近年来,随着机器人技术和康复医学的发展,在欧洲、美国和日本等国家,医疗 康复机器人的市场占有率呈逐年上升的趋势。2006 年的第二次全国残疾人人口普查6, 全国各类残疾人总数为 8296 万人,残疾人占全国总人口的比例为 6.34%。其中,视力 残疾 1233 万人,占残疾人总数 14.86%;听力残疾 2004 万人,占残疾人总数 24.16%; 言语残疾127万人,占残疾人总数1.53%;肢体残疾2412万人,占残疾人总数29.07% , 人数最多,其中截肢人数 226 万人。2006 年第二次全国残疾人抽样调查将肢体残疾 定义为:人体运动系统的结构、功能损伤造成四肢残疾或四肢、躯干麻痹、畸形 等而致人体运动功能不同程度的丧失以及活动受限或参与的局限。 -1- 我国正步入老龄化社会,而在老龄人群中有大量的脑血管疾病或神经系统疾病患 者,这类患者多数伴有偏瘫症状。我国是中风病的高发地区,每 10 万人中约有 550 人 患有中风病。以总人口 13 亿计算,则中风病人约有 770 万,在幸存者中约有 70% 80% 的病人会留有不同程度的残疾7-9。 目前,针对肢体残疾患者的康复训练主要以传统方法为主,传统方法主要包括理 论的物理疗法和医师对患者进行手把手的指导和训练。但传统的康复训练方法也存在 一些问题: 首先,一名治疗师只能同时对一名患者进行运动训练,训练效率低;由于治疗师 自身原因,无法保证患者得到足够的训练强度,而且治疗效果又多取决于治疗师的经 验和水平; 其次,传统方法如物理疗法不能记录运动速度、轨迹等参数;此外,训练不具吸 引力,患者被动接受治疗,参与治疗的主动性不够。 因此,只靠医师的指导进行康复训练,无助于康复训练效率的提高和方法的改进。 所以,应该开拓更先进的康复训练手段,把更先进的技术引入到康复治疗领域10。 1.1.2 课题研究意义 手部康复治疗机械手依据于生物力学和生物物理化学原理,使用机器人系统来打 破受伤肢体的运动范围,帮助肢体残疾者重建残疾肢体器官的功能和康复治疗以及职 业技能训练等。解决以往在康复领域的费时、费力以及人力所不能及的工作,使肢体 残疾者的康复工作被康复机器人所取代,成为一种新型的提高临床康复效率的康复治 疗仪器。 它是将康复医学原理和机器人技术结合在一起,将开关量控制、遥控、单片机控 制技术、计算机控制技术和机器人机构与气动控制结合在一起的一种装置。它将小臂 康复运动和手掌康复运动综合在一起,通过由气体驱动的机械手带动患者的患肢在水 平面运动,模拟日常生活中的手臂最基本运动规律,通过开关控制、遥控控制或计算 机控制实现手臂各个关节的运动训练、肌肉锻炼以及神经功能的恢复训练,促使机械 手与人的手臂协调运动,从而达到最佳的康复训练效果,而且它还具有存储患者病志 的功能。 此外,与国外具有同样功能的康复训练仪器相比,本康复机械手具有明显的价格 优势。 -2- 2.2、研究背景和课题来源术发展的重要领域之一,是以微电子技术为主导的多 种新兴技术与机械技术交叉、融合而成的一种综合性的高新技术。这一技术在工业、农 业、国防、医疗卫生、办公自动化及生活服务等众多领域有着越来越多的应用。工业机 器人在提高产品质量、加快产品更新、提高生产效率、促进制造业的柔性化、增强企业 和国家的竞争力等诸方面具有举足轻重的地位1。 本课题中设计开发的曲轴搬运机械手来源于神龙汽车有限公司曲轴加工生产线。该 公司的发动机曲轴在加工过程中,需要在不同的生产线之间进行搬运,目前的搬运工作 由人工完成,不可避免地存在着劳动强度大、生产安全难以保障、定位精度不高等问题, 严重影响了曲轴的生产质量、生产效率和单位的经济效益。基于上述考虑,该公司委托 实验室为其研制开发一套搬运机械手来代替人工完成曲轴在两条生产线之间的转移。 2.3、课题的研究背景及意义机床的发展趋势已经明显呈现出高精度、高速、复合化 的特点1。对于磨床,它的发展从普通单一功能发展到多功能,伴随着数控技术的应用, 又发展到数控形式的多功能磨床。在许多领域中,为配合某类特定零件的专用加工,出 现了曲轴磨床、凸轮磨床、齿轮磨床、导轨磨床等一系列专用化磨床,这类专用化磨床 加工范围小,基本是只适合同类零件的加工。普通磨床有磨削平面的平面磨床、磨削圆 面的内外圆磨床和无心磨床等系列。平面磨床用于平面的磨削,内外圆磨床用于内外圆 的磨削,如果一种零件平面、内外圆甚至是锥面都需要磨削加工的话,就只能在多个磨 床上加工了。这样的话加工就会造成效率低、多次装夹也会造成精度不高的情况。 近年来,为适应磨削加工的高效率、高精度、高复合加工,出现了一种磨削加工中 心。磨削加工中心(Grinding Center),一般具备磨削工具的自动交换或自动选择的功能, 工件一次装夹能进行多工序磨削加工1。磨削加工中心是典型的工序复合高效加工,将 多种磨削方式整合,一次装夹就可以完成平面、内外圆、锥面甚至是曲面等磨削加工。 由于只装夹一次,加工基准统一,保证了各工序的加工精度2。在工业生产中,磨削中 心缩短加工的辅助时间、节省购置其他磨床和夹具的费用,降低了工人的劳动强度,经 济效益明显提高。对于磨削加工中心,其优点在于通过磨削工具的自动更换来提高加工 效率与加工精度,其磨削工具更换部件的性能是关键。因此,研究砂轮的自动更换技术 就显得尤为重要。 2.4、课题研究背景及意义过程与功能概述1.1.1 PLC 的发展过程与功能概述 可编程控制技术(PLC)是基于微处理器的控制技术.作为微处理器控制技 术成功应用的典范,基于微处理器的可编程控制器(PLC)自 1968 年问世以来。 2 已取得迅速的发展.成为工业自动化领域应用最广泛的控制设备。在现代工业 自动化设备或系统中,广泛使用着各种品牌和规格的可编程控制器,不同厂家 的产品各有特点。它们虽有一定的区别,但作为工业标准控制设备,可编程控 制器在结构组成、工作原理和编程方法等许多方面是基本相同的。 20 世纪 20 年代起,为实现自动控制,人们把各种继电器、定时器、接触器 及其触点按一定的逻辑关系连接起来组成控制系统,控制各种生产机械.这就 是大家所熟悉的传统继电器接触器控制系统。由于它结构简单、容易掌握、价 格便宜,在一定范围内能满足控制要求,因而得到普遍使用,在工业控制领域 中一直占主导地位。但是继电器接触器控制系统有明显的缺点:设备体积大。 可靠性差,动作速度慢,功能少,难于实现复杂的控制,特别是由于它是靠硬 件连线逻辑构成的系统,接线复杂,当生产工艺或控制对象需要改变时,原有 的接线和控制箱(柜)就要更换,所以通用性和灵活性较差。 20 世纪 70 年代末,美国的汽车制造业竞争激烈,各生产厂家的汽车型号 不断更新.它必然要求生产线的控制系统亦随之改变,以及对整个控制系统重 新配置。为抛弃传统的继电器一接触器控制系统的束缚,适应白热化的市场竞 争要求,1968 年美国通用汽车公司决定对汽车生产线采用计算机程序控制, 提出将继电器一接触器控制的简单易懂、使用方便、价格低廉的优点与计算机 的功能完善、灵活性、通用性好的优点结合起来,将继电器接触器控制的硬件 连线逻辑转变为计算机的软件逻辑编程的设想, 并进行公开招标。 1969 年美 国数字设备公司根据上述要求,研制开发出世界上第一台可编程控制器,并在 美国通用汽车公司汽车生产线上首次应用。当时人们把它称为可编程逻辑控制 器,它主要用来取代继电器一接触器控制系统。 随着微电子技术的发展,20 世纪 70 年代中期出现了微处理器和微型计算机, 人们将微机技术应用到 PLC 中。使它能更多的发挥计算机的功能,不仅用程序 逻辑取代硬件连线,还增加了运算、数据传送和处理等功能,使其真正成为一 种电子计算机工业控制设备。 1987 年国际电工委员会(International Electrical Committee)颁布的 PLC 标准草案中对 PLC 做了如下定义:”PLC 是一种专门为在工业环境下应用而 设计的数字运算操作的电子装置。它采用可以编制程序的存储器,用来在其内 部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算等操作的指令,并能 通过数字式或模拟式的输入和输出,控制各种类型的机械或生产过程。PLC 及 其有关的外围设备都应该按易于与工业控制系统形成一个整体,易于扩展其功 能的原则而设计。” 3 2.5、课题研究的背景和意义时变、强耦合及多输入多输出特点 的系统。科学技术的发展使得复杂机械系统的趋于集成化、大型化和智能 化,使得劳动生产率大幅度的提高,也相应的减少生产人员、提高产品或 工程质量。同时,由于系统的复杂程度不断提高,使得系统各部分的关联 程度也越来越大,导致机械系统出现了一系列问题,如突发性故障率高、 停机损失大、维修费用高和维修周期长等1。这类系统一旦发生事故,就 会造成人员和财产的巨大损失。 为保证复杂机械系统的可靠、安全,提早发现潜在故障,确保各项任 务的圆满完成,对复杂机械系统的状态监测至关重要。复杂机械系统的状 态监测是通过各种测量、检测和分析方法,结合系统运行的历史和现状, 对系统运行状态进行评估,以便了解和掌握系统的运行状况,并且对系统 状态进行显示和记录,对异常情况进行处理、并为系统的故障分析、性能 评估提供基础的数据2。其主要作用有:保证机械系统的运行状态在设计 约束之内,对于系统运行异常情况,提醒操作人员及时采取补救措施;保 证系统工作在满意状态下的完整性,提高系统设备的使用效率,并为系统 的维护内容、维护周期等提供依据;保证人们生命财产的安全。利用监测 系统对复杂机械系统进行连续监测,可在任何时刻很好的了解机械系统设 备的运行状态,为系统的运行状态提供准确地描述。当系统设备发生故障 时,预先编制好程序的监测系统就会发出警报,根据警报的内容,监测系 统自动的判别与诊断出故障的类型以及严重程度,对系统设备实行某种控 制,或是提醒操作人员采取相应的措施,防止重大事故的产生3,4。 为了保证复杂机械系统的正常运行,并使其发挥最佳技术性能,许多 生产企业和科研机构对系统状态监测进行研究,研究内容涉及到控制、电 气、计算机、电子和数学等多门学科。通过有效的系统监测诊断复杂机械 2 系统,保证复杂机械系统的安全运行,避免系统的运行造成灾难性的后果 带来不必要的损失,为保证复杂机械系统顺利地完成工作任务具有重要的 实际意义。 2.6、研究背景生产线1.1.1 自动生产线 一、自动生产线定义 自动生产线是在流水线的基础上逐渐发展起来的。它不仅要求线体上各种 机械加工装置能自动地完成预定的各道工序及工艺过程,使产品成为合格的制 品,而且要求在装卸工件、工位夹紧、工件在工序间输送、工件的分拣甚至包 装等都能自动地进行,使其按照规定的程序自动地进行工作。 二、自动生产线的特点 自动生产线的特点是它的综合性和系统性,在这里,机械技术、电工电子 技术、传感器技术、PLC 控制技术、接口技术、驱动技术、网络通信技术、触 摸屏组态编程等多种技术有机地结合,并综合应用到生产设备中;而系统性指 的是,生产线的传感、检测控制、传输与处理、执行与驱动等机构在 PLC 的控 制下协调有序地工作并有机地融合在一起。 3、研究意义3.1、本课题的意义 在现实生活中,机器人并不是在简单意义上代替人的劳动,而是综合了人的特长和 机器特长的一种拟人的电子机械装置。这种装置既有人对环境状态的快速反应和分析判 断能力,又有机器可长时间持续工作、精确度高、抗恶劣环境的能力。从某种意义上说, 机器人是机器进化过程的产物,是工业以及非产业界的重要生产服务性设备,也是先进 制造技术领域不可缺少的自动化设备12。 工业机械手已成为现代机械制造生产系统中的一个重要组成部分。这种新技术发展 很快,逐渐形成了一门新兴的学科-机械手工程。机械手是由于它的积极作用正日益 为人们所认识而得以迅速发展起来的:其一,它能部分地代替人工操作;其二,它能按 照生产工艺的要求,遵循一定的程序、时间和位置来完成各种动作;其三,它能操作必 要的机具代替人类进行焊接和装配等。它的发展大大改善了工人的劳动条件,显著提高 了劳动生产效率,加快了实现工业生产自动化的步伐。因而,广泛受到各先进工业国家 的高度重视,并投入大量的人力物力加以研究和应用。尤其在高温、高压、粉尘、噪音 以及带有放射性和污染的场合,应用更为广泛。在我国,近几年来也有较快的发展,并 取得一定的效果,尤其受到了机械工业和铁路部门的青睐。 本课题主要研究如何利用机械手的操作来完成发动机曲轴在两个生产线之间的搬 运和定位的问题。该项目具有实用性、可靠性、经济性、推广性、智能性等特点。一是 实用性。能够完成企业两条自动化生产线上的工件的搬运动作。二是可靠性。比起人工 2 完成搬运,安全可靠,机械手能按照事先设定的程序进行动作,不会受工人的身体状况、 精神状态、情绪等的影响。三是经济性。整个项目的完成可以使企业降低成本、提高生 产率。三是推广性。这类机械手应用非常广泛,经过一定的调整和改进可以完成工厂、 企业里大部分工件、装备等的移动。四是智能性。该机械手采用 PLC 作为核心控制元 件,并配有人机交互装置,可以对系统本身的故障进行自诊断,并显示出错误位置和原 因,为工作人员进行故障排除提供帮助,还可以对工作过程进行实时监控,遇到故障时 自动报警。 3.2、课题的研究背景及意义机床的发展趋势已经明显呈现出高精度、高速、复合化 的特点1。对于磨床,它的发展从普通单一功能发展到多功能,伴随着数控技术的应用, 又发展到数控形式的多功能磨床。在许多领域中,为配合某类特定零件的专用加工,出 现了曲轴磨床、凸轮磨床、齿轮磨床、导轨磨床等一系列专用化磨床,这类专用化磨床 加工范围小,基本是只适合同类零件的加工。普通磨床有磨削平面的平面磨床、磨削圆 面的内外圆磨床和无心磨床等系列。平面磨床用于平面的磨削,内外圆磨床用于内外圆 的磨削,如果一种零件平面、内外圆甚至是锥面都需要磨削加工的话,就只能在多个磨 床上加工了。这样的话加工就会造成效率低、多次装夹也会造成精度不高的情况。 近年来,为适应磨削加工的高效率、高精度、高复合加工,出现了一种磨削加工中 心。磨削加工中心(Grinding Center),一般具备磨削工具的自动交换或自动选择的功能, 工件一次装夹能进行多工序磨削加工1。磨削加工中心是典型的工序复合高效加工,将 多种磨削方式整合,一次装夹就可以完成平面、内外圆、锥面甚至是曲面等磨削加工。 由于只装夹一次,加工基准统一,保证了各工序的加工精度2。在工业生产中,磨削中 心缩短加工的辅助时间、节省购置其他磨床和夹具的费用,降低了工人的劳动强度,经 济效益明显提高。对于磨削加工中心,其优点在于通过磨削工具的自动更换来提高加工 效率与加工精度,其磨削工具更换部件的性能是关键。因此,研究砂轮的自动更换技术 就显得尤为重要。 3.3、课题主要研究的内容及意义 本文设计自动配料系统的实训平台,开发以满足高校和高、中职学生专业方面的技 术和实际应用操作方面能力的需求。特别是提升了他们的实践、快速适应工作岗位的动 手能力。自动配料生产线,具有很高的”模拟”的要求,应可拆卸和组装,可以任意设置 故障,并预留位置,可以按教学目的,来增减教学内容。例如可以满足教学和用人单位 “人才定做”的要求。该自动配料生产设备,具有全面的、系统的特点。本课题研究的 自动配料系统的实训平台涉及到传感器技术,微电子技术,机械技术,电力电子技术, 接口技术等,将各种技术的应用整合在实训平台上,力争使学生通过在实训平台上的实 践,熟悉生产线检测,传输和处理的执行过程,及系统控制过程,达到掌握机电一体化 技术的目的。 自动配料生产线的实训平台,设置在铝合金导轨上,它可模拟实际生产中的各个控 制环节如物料加工,装配,运输,分拣等,使操作者获得与实际自动化生产过程的经验, 缩短理论教学与实际生产之间的距离。 3.4、内嵌式形状记忆合金拟人机械手的研究意义研究跨越众多学科,技术 含量高,是当代科技的研究热点之一,也是一个国家高科技综合实力和发展水平的 重要标志,因此世界发达国家都投入巨资对其进行开发研究。机械手作为机器人的 末端执行器,其驱动器的重要性与特殊性受到研究者的关注。 常用机械手驱动器如电磁式伺服电机和气动、液动驱动器,因为功率-重量比 较低,必须安装在远离驱动点的位置,而且电机高速运行后需要减速齿轮来降低速 度,使整套系统复杂。国内外比较典型的机械手大多使用这类驱动器1,如日本研 制的 Okada 手,由电机驱动,采用钢丝和滑轮完成运动和力的传递。贝尔格莱德 大学与美国南加州大学联合研制的 Belgrade/USC 手爪机构,由直流电机通过涡 轮、涡杆带动驱动杠杆动作。美国麻省理工学院和犹他大学联合研制的 Utah/MIT 灵巧手中,手指的每个关节由膜、活动连杆与滑轮来带动,驱动元件采用的是一排 气动伺服缸。斯坦福大学研制了 STD/JPL 手,每个手指的三关节均由电机通过绳 索驱动。国内北京航空航天大学研制了仿 JPL 多指灵巧手,其驱动微电机放置在灵 巧手的内部。以上机械手各有优势,但仍存在体积较大、机构复杂、控制困难、缺 乏柔性等不足。同样,在航空航天、医疗及其它操作空间有限的领域内,基于传统 电机与液压气压等原理构成的驱动装置很难满足精密操作的要求,越来越多的任务 需要体积小,结构简单,运行柔性的驱动装置。 近年来,各种新型功能材料不断出现,为减小驱动器体积提供了各种新的解决 方案,形状记忆合金驱动器就是其中之一。SMA 驱动器是一种全新意义上的驱动 器,它有可能集传感、控制、换能、致动于一身,利用 SMA 材料独特的形状记忆 效应(Shape Memory Effect, SME),辅以一定的偏动装置,通过特定的控制手段,构 成双程可逆致动元件,实现机电能量的转换。SMA 驱动器重量轻,功率密度大; 结构简单,易构成微型驱动器;动作连续柔和;运行无噪声,对环境无污染。因此, SMA 驱动器在机器人、航空航天、医疗、家用电器和汽车工业领域被广泛应用。 但在大多数传统的 SMA 驱动器中,致动元件 SMA 与偏动元件(普通弹簧或 变形梁)空间分离,驱动单元和执行单元(与目标物直接接触)也各自独立。复杂 的结构使得体积很难缩小,在一定程度上降低了 SMA 高功率体积比的优势。为寻 2 求可靠的解决方案,本课题组提出并研制了一种新型偏动式 SMA 驱动器1,设计 为:先将 SMA 丝记忆为圆弧状,然后在室温时使其顺直并嵌入液体圆柱形硅橡胶 中,硅橡胶固化成硅胶棒后,与丝合为一体。SMA 受热时回复圆弧状,驱使硅胶 棒弯曲;冷却时硅胶棒的形变力使整个棒恢复直线状。这种新型结构的电机称为内 嵌式形状记忆合金电机或内嵌式形状记忆合金驱动器(ESMAA)。设计中硅胶棒既作 为偏动元件,又作为执行元件,缩小了整个驱动装置的体积。这种 ESMAA 具有运 行柔顺、结构紧凑的特点,执行棒柔软而有弹性,很适合作为拟人机械手指在机器 人系统中进行柔性操作。 3.5、研究意义 20 世纪末,中国电子通信产业发展迅猛,成为世界电子制造业的大国。由于我国 的电子生产设备大部分依靠国外进口,因此要成为电子制造业的强国还需要一定的时 间。表面贴装技术是电子制造业的基础性产业,而贴片机是SMT生产线的主要生产设 中北大学学位论文 2 备,目前还处于被发达国家垄断的阶段,而国内贴片机生产几乎是空白,很大程度上依 赖进口,在世界上处于极其被动的地位2。 我国在贴片机的研究技术上并不算晚,但是国产化程度有一定的难度。首先,企业 投入与其收益成反比,主要在于贴片机发展速度与贴装性能迅速提高,市场价格却逐渐 下降。其次,贴片机是光、机、电等综合一体化设备,涉及到多种学科领域的知识,我 国企事业单位基础技术人才缺乏,贴片机的关键技术无法掌握与应用。因此,生产中用 到的贴片机单靠进口,花销极其昂贵,对我国电子、通信产业的长远发展有着不利因素。 因此,国内贴片机的研究具有十分重要的意义。 3.6、课题研究意义 液压泵是液压传动系统中不可缺少的部件,其中柱塞泵在工业领域中的应用更是 极为广泛。气压传动作为一种绿色化的传动技术,使用的是清洁的压缩空气。因此用 气压驱动的柱塞泵以压缩空气为动力,与单纯的液压传动相比,污染程度相对较低, 能显著减少环境污染,在绿色化设计与制造理念日益深入人心的今天,更突显出其特 有的优势。但现有的气动柱塞泵,存在功能较少、技术性能较差、结构布局不合理等 不足之处。而在高压、特别是超高压领域占据无可替代位置的轴向与径向柱塞泵,也 存在结构复杂,价格昂贵,流量脉动率指标不理想等缺点。因此,创新设计新型的气 动式柱塞泵越来越为流体传动领域需要。 随着社会的发展,人们对工程机械的发展方向提出了更多的要求,许多领域(特别 是石油化工、航空航天等)对高性能的液压系统需求越来越迫切。即对于现代化工程机 气压驱动柱 塞泵的创新 设 计 刚性气缸驱动 气动肌腱驱动 串联式单 作用单级 有级调压 串联式双 作用单级 串联式双 作用双级 并联式双 作用单级 并联式双 作用双级 无级调压 双作用单级 双作用双级 基于铰杆 增力机构 7 械,人们已不满足其”能工作”,而是要求其”出色工作”,希望能实现省力/自动化/ 智能化和低耗能。因此,对于工程机械特别是流体机械来说,采用机电液一体化系统 已经成为其不可逆转的发展趋势,被越来越广泛地应用于各种工业场合。机电液一体 化技术的发展使得传统的液压系统与元件发生的实质性的变化,正向着高性能、低能 耗、操纵轻便灵活、安全舒适、可靠耐用等方向发展。 从以上角度出发,在传统柱塞泵工作原理的基础上,以克服当前柱塞泵存在的缺 陷为前提,总结并创新设计了新型气动和伺服电机驱动的柱塞泵。 图 1.5 本课题研究内容框图二 3.7、研究涵道螺旋桨气动模型的意义 从涵道螺旋桨的诞生到现在,还没有非常成熟的理论模型能准确计算涵道 螺旋桨的气动特性。因此,研究整个涵道系统的性能,建立涵道螺旋桨的气动 计算模型,掌握涵道螺旋桨系统的总体设计技术,都具有十分重要的理论指导 意义。并且,还可以将此涵道系统结构应用于高速直升机、新概念高速无人直 升机或无人机及地面仿真系统的研究,由此可以大大提高直升机或无人机的性 能。 3.8、课题研究的背景及意义个重要组成部分。随着人们生活水平的提高 对康复治疗的重视程度也越来越高了。现实中,脑血管疾病的患者有 70%-80% 会留下不同程度的肢体运动障碍,丧失了劳动和生活自理能力,给患者和家庭带 来了沉重的负担。这一部分人需要通过康复治疗和训练来恢复和达到最大可能的 健康程度。根据现代康复医学理论,无论是成年哺乳动物还是非哺乳动物,其中 枢神经系统受到损伤后,在适当条件下其结构和功能等都可重新组织再生。这一 理论被称为脑的可塑性理论1。临床研究也证明,尽早的介入康复训练能维持关 节活动度、防止痉挛,且能够明显提高患者的最终康复程度2-4。 目前在临床上脑卒中的康复治疗主要以物理治疗为主,而现在物理治疗的内 涵已经从传统的电疗、热疗或光疗等手段,转变为主要依赖运动康复锻炼来达到 康复目标,即运动康复训练。运动康复主要是指通过肢体的主动运动和被动运 动,逐步恢复肢体的运动功能。肢体的恢复性训练包括上肢、下肢和手的运动训 练。减重步态训练是下肢偏瘫患者康复治疗普遍采用的有效方法之一,其康复效 果已经得到国内外诸多医学专家的普遍认同5-6。在传统的步态康复训练中,通 常是患者先通过设计减重装置减轻下肢所承受的重力后站在跑步机上,再由两名 康复专业理疗师手动引导患者的双腿来模仿正常的步态行走(如图 1-1 所示)。 图 1-1 传统步态康复训练模式 Fig.1-1 Conventional gait rehabilitation training mode 2 很显然,如果单靠康复理疗师进行康复训练,康复训练效率比较低,工作量 大,且不能精确控制和记录训练参数(步态速度,轨迹等)。从而制约着理疗师 对治疗方案的确定和改进。因此,康复训练需要有更先进的方法或者引入更先进 的技术,把理疗师从繁重的训练任务中解脱出来。这样,康复训练机器人便应运 而生了。康复训练机器人是近年来迅速发展起来的一门新技术,是机器人技术与 康复医学理论的结合,有效地降低了理疗师的工作强度,提高了康复训练的效 率。本课题就是利用机器人技术与传统步态康复训练相结合,设计制作一种新型 的基于气压驱动的步态康复训练机器人系统。 4、研究目的4.1、课题来源、目的及意义 本课题来源于东莞科技展览馆,是该馆现代气动技术展示项目的子项目,受该 展览馆委托,要求研制一种气动系统,用于展示现代气动技术在机械手控制中的应 用。通过对项目的分析及方案论证,最终确定开展对简易型精确定位气动机械手的 开发和研究。该气动机械手要求实现 X、Y、Z 三个坐标上的移动,在 X、Y 两坐标 中可以实现气缸有效行程内准确定位,X、Y、Z 三坐标的运行机构均为气缸,采用 9 气动驱动形式,执行机构是真空吸盘,用来吸取球形工件。 在本课题的研究中,舍弃了传统的电动伺服控制技术,而是采用气动技术,通 过对气动伺服定位技术的研究,实现机械手的全气动控制和驱动。结合课题中的三 自由度气动机械手,本文深入地研究了气动位置伺服控制系统的原理及其实现方法, 实现了气动机械手对无杆气缸的快速、精确的定位控制。论文对气动机械手上下位 机控制方式进行了设计和研究,实现了气动机械手控制面板和 PC 机两种操作方式。 本课题的研究,为气动机械手的实现和应用,提供了一种简单易行且具有一定定位 精度的方法,此方法对气动技术的发展和气动机械手在工业自动化中的应用,具有 较高的工程实际意义;采用简易型精确定位气动机械手开发的气动投篮游戏机,2005 年 12 月 28 日起,在东莞科博馆展出,经过四个月的考核运行,受到一致好评。 4.2、课题的研究目的和意义 对治疗方法存在如下一些问题27: (1)一名医师只能同时对一名患者进行康复训练,训练效率低下; (2)由于医师自身的原因,可能无法使患者得到足够的训练强度; (3)训练会受到不同医师自身因素的影响,治疗效果大多取决于医师的实践 经验和能力; (4)不能对运动过程进行精确的控制和记录训练相关参数(运动时的速度、 末端轨迹、训练强度等),不利于确定治疗方案及其进一步改进; (5)不能记录描述康复训练进程的各种数据,康复评价指标不够客观; (6)无法建立起训练参数和康复指标之间的相应关系,不利于对偏瘫患者神 经康复规律的深入研究; (7)不能对患者提供实时直观的反馈资源信息; (8)训练过程没有吸引力,患者被动地接受治疗,主观参与治疗的积极性不 够。 另外,由于缺乏客观可控的手段对整个康复训练过程进行有效监控,因此在 现有的各种治疗方案中,治疗结果并没有明显的好坏之分。也就是说,对现有治 疗方法还没有更有效的办法可以进行比较和优化。 可以看出,单纯依靠医师进行康复训练,无