為在結構上減小機械臂的體積, 同時還減小電機噪音、輻射等不良因素對上肢功能障礙患者的影響, 本文提出了上肢康復機器人的中央驅動式傳動結構。利用Denavit-Hartenberg (D-H)表示法對中央驅動式上肢康復機器人進行運動學建模, 得到了其正、逆運動學方程。使用SolidWorks三維建模軟件進行三維建模, 并讓其在預設康復軌跡下進行運動仿真實驗, 得到了各關節的角度-時間曲線及機械臂手柄的位置-時間曲線。實驗結果表明, 機械臂手柄能在設定的康復軌跡下運動, 驗證了中央驅動式結構設計的合理性。同時, 由機械臂手柄位置信息通過逆運動學方程計算得到的各關節的角度-時間曲線與從實驗中得到的曲線最大誤差不到3°, 驗證了所得運動學方程的有效性。
基于正常人手指結構與運動仿生原理，對人體手部生物學特性進行分析，設計了一種可用于腦卒中或創傷后手功能康復治療的外骨骼式手功能康復訓練器。該訓練器包括外骨骼機械結構和肌電控制系統，具有可適應不同人手指長度的調節機構，通過采集使用者前臂肌電對外骨骼機構的運動狀態進行控制，從而驅動使用者的手指進行屈曲/伸展康復訓練。最后通過機構仿真實驗和實驗樣機實驗驗證了訓練器的機械結構仿生性、力學性能和訓練效果。