等速康复训练是一种安全、高效的训练方法,能够有效促进患者运动神经的恢复和身体机能的增强,深受广大康复患者的欢迎。然而目前市面上的等速训练康复设备依赖国外进口,主要应用场合为专业的康复医院,这些设备体积庞大,价格昂贵,操作复杂,并不适合患者在家中自主进行等速训练,限制了康复训练的进度和效果,增加了患者的时间成本和治疗费用,阻碍了我国康复产业的发展和等速康复训练的普及。为打破这一现状,需要对等速控制系统进行深入研究,在实现等速康复训练的同时,降低控制系统的体积和成本,从而推动等速训练设备的家用化、市场化。本文分析目前等速控制系统的不足,研制了一款具有扭矩反馈的永磁同步驱动控制器。首先,从患者肌力测量的需求出发,开发了利用Wi-Fi技术向驱动控制器传输患者负载扭矩的无线扭矩传感器,传感器弹性体采用双孔轮辐式结构,利用双电桥电路测量弹性体应变,并对传感器输出电压进行信号调理和软件处理。其次,对驱动控制器的软硬件架构进行研究,选择STM32F405VGT6作为主控核心,基于模块化思想,完成了其硬件电路和控制程序的设计,实现了上位机通信、电机驱动、扭矩和转速控制、故障保护等功能。然后,以伺服电机为被控对象,对等速控制技术进行研究,为消除训练过程中的电机转速波动,提出了基于扭矩反馈的变增益转速控制算法,在MATLAB建立控制模型并进行算法仿真,结果表明该算法具有良好的转速控制效果,提高了控制系统的负载响应速度和鲁棒性。最后,对无线扭矩传感器和驱动控制器进行了功能测试,并搭建了上肢康复实验台,对驱动控制器的等速训练性能进行测试。实验结果表明,无线扭矩传感器实现了对患者肌力的准确采集和可靠传输,驱动控制器各硬件单元工作稳定,并且在训练过程中加减速控制合理,运动速度平稳,能够进行良好的等速训练。驱动控制器和等速控制算法的成功开发,为家用等速训练设备的研发提供了设计参考,为今后等速控制系统的集成化和经济化奠定了基础。