随着老年化社会的进展,老年患者中风后偏瘫的数量逐年增加,及早地进行中风后康复训练辅助动能运动的重建引起人们越来越多的重视。上肢运动功能与人体日常的生活息息相关,其恢复的好坏直接影响着患者日后的生活质量,其已成为现代康复医学和医疗工程的研究热点。针对脑卒中的术后恢复训练,根据国内外相关上肢康复机器人的研究和产品,在分析人体运动学的基础上,设计出六自由度人体上肢康复机器人。其自由度分别为肩关节前屈后伸,内旋外旋和内收外展、肘关节内旋外旋和前屈后伸,腕关节左右摆动。复合运动可带动上肢完成康复训练动作。机械臂的臂长可调,对不同身高、臂长的使用者具有很好的适配性。采用D-H法对机器人建模,分析正向运动学和逆向运动学,采用蒙特卡洛法解出运动空间,并做实例验证。由于康复过程一般是医生拖着患者手臂做一定轨迹的锻炼,鉴于串联机器人有多个反解,并不一定符合人体运行学规律,故利用人体运动捕捉系统采集正常人腕部在平面轨迹和空间轨迹下动作运动数据,通过运动学分析获得肩、肘关节角度时间历程数据,进而利用关节角度数据正向驱动机械手臂,获得机械臂末端运动轨迹,与实验跟踪数据进行对比分析,验证机械臂的运动精度及可靠性。分析结果表明,所设计的机械臂可以完成正常功能动作,准确度误差和重复性误差皆达到康复需要,可用于上肢运动功能障碍患者康复训练。最后采用朗格朗日法分析上述轨迹下机器人各关节驱动力矩,选择合适的驱动方案,验证功能可行性。