摘要
脑卒中是一种容易导致患者产生偏瘫等后遗症的疾病。伴随着全球人口老龄化的日趋严重，由脑卒中所导致的偏瘫患者越来越多，传统的理疗师康复疗法面临的康复压力越来越大，而能协助理疗师的康复机器人逐渐成为发展趋势。作为一种要与人体进行密切接触的医疗设备，康复机器人必须确保安全性与舒适性，机器人运动轨迹的合理规划是临床使用之前的关键过程。本文主要针对实验室前期构建的六自由度上肢康复机器人，通过运动轨迹规划和优化工作来满足其使用时的康复医学和生物力学需求，主要研究内容如下： (1)建立上肢康复机器人运动学和动力学模型：运动学模型部分采取改进D-H参数法来完成，动力学部分则选取拉格朗日法。最后，在MATLAB中完成运动学、动力学仿真，获得其运动学和动力学模型。 (2)实现上肢康复机器人的轨迹规划：本次轨迹规划选取五次B样条来进行实现。通过该方法的使用，可获得轨迹运动中角度、角速度等运动量随时间的变化曲线，并结合运动学模型获得笛卡尔坐标系中机器人的末端运动轨迹。 (3)使用传统的乌鸦搜索算法(CSA)完成上肢康复机器人能量-冲击多目标轨迹优化：对所选用的传统CSA步骤进行介绍并与本次多目标轨迹优化问题结合，获得理想的优化模型。然后使用传统CSA完成对其优化，获得的轨迹曲线在冲击与能量方面都取得了一定提升。 (4)设计一种改进多种群乌鸦搜索算法(MCSA)来对轨迹优化指标冲击与能量进行进一步提升：针对传统CSA所存在的不足进行改进，所获得的MCSA在轨迹优化中能量消耗更优，冲击大小也表现较好。并另外选取三种计算智能算法对优化后的效果进行分析比较，进一步说明MCSA的优异性。 本文通过运动学、动力学建模和五次B样条的运用,成功实现上肢康复机器人的基本轨迹规划。并采用传统CSA与改进MCSA进行轨迹优化，获得能量和冲击更优的轨迹，为其临床应用提供了理论依据。
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