可用于孤独症辅助康复的医疗机器人系统研究

1研究背景儿童孤独症是一种广泛性发育障碍的亚型,以男孩多见,起病于婴幼儿期,主要表现为不同程度的人际交往障碍、兴趣狭窄和行为方式刻板。约有四分之三的患儿伴有明显的精神发育迟滞,部分患儿在一般性智力落后的背景下具有某方面较好的能     

人机智能技术及系统研究进展综述

人机智能系统是能够实现人机智能协作的机器人系统,近年来成为了机器人领域的研究热点,具有广泛的应用前景。针对人机智能系统技术和应用的国内外研究现状,从人机智能系统的关键技术和典型应用领域两方面进行了进展综述。重点综述了与传统机器人系统存在差异性的人机智能系统关键技术,从建模、交互、协同和优化4个方面的研究进展分别展开论述,对涉及的典型应用领域及典型人机智能系统进行总结,并对人机智能系统发展的挑战和未来研究方向进行了展望。     

康复辅助机器人及其物理人机交互方法

面对中国社会快速老龄化现状和庞大的残疾人群,康复辅助机器人研究具有重要学术价值和广阔的应用前景.康复辅助机器人研究涉及神经科学、生物力学、机器人自动控制等领域知识,是机器人最具挑战性和最受关注的研究领域之一.与其他机器人不同,康复辅助机器人的作用对象是人,存在人与机器人的信息交流和能量交换,物理人机交互控制方法是其研究核心和关键技术.本文以神经康复机器人、穿戴式外骨骼、智能假肢等应用为例,介绍当前的研究现状,并重点介绍人体运动意图识别方法和交互控制方法等研究重点和难点.最后展望该领域的未来技术发展方向.     

下肢康复机器人系统设计与协调控制算法

脑卒中、脊髓损伤、下肢退行性关节疾病等神经系统疾病会导致肢体功能障碍,需要进行有针对性和重复性的训练.本文设计了一款可以切换坐、立、躺三种模式的轮椅式下肢康复机器人,在机器人站立姿态的主动步行训练模式下,解算人体前进速度映射轮椅式底盘电机速度,实现了下肢功能障碍患者步态训练与机器人轮椅式车体的协调控制.实验结果表明,下肢外骨骼行走的速度曲线和轮椅式车体的速度曲线基本一致,实现人与机器人的协调控制.     

可穿戴式下肢外骨骼康复机器人研究进展

对于脊髓损伤、脑损伤等因素导致下肢运动障碍的患者,利用下肢外骨骼康复机器人可在患者损伤早期进行精准康复,并在康复过程中优化康复策略。本文详细对比了下肢外骨骼康复机器人相比于传统康复方法的优势,并结合国内外研究现状阐述了不同外骨骼机器人的设备特点及应用场景,详细分析了机器人的驱动方式、控制系统以及训练模式等关键技术。最后,着重探讨了下肢外骨骼康复机器人未来发展所面对的挑战,并针对机械结构优化、驱动算法优化、康复流程智能化、基于虚拟现实技术的应用场景优化及康复效果评估等5方面提出了可行的探讨,对下肢外骨骼康复机器人未来的技术发展趋势作出可行分析。     

辅助型康复机器人技术的研究与发展

较详细地阐述了辅助型康复机器人的发展过程,对主要类型进行分类介绍,分析了涉及的关键技术并探讨了未来的发展趋势．     

机器人辅助运动神经康复的研究现状

中枢神经损伤所造成的运动功能损伤严重危害患者生活质量,并带来沉重的社会负担。利用机器人技术辅助神经康复训练是康复治疗的手段之一。本文对机器人辅助运动神经康复的研究背景、现状以及有待解决的问题进行了分析,提出应抓住机遇,及时开展相关研究。     

下肢外骨骼康复机器人人因工程研究进展

下肢外骨骼康复机器人是专门针对下肢运动障碍及行动不便者,提供康复锻炼的智能化装备, 其发展对于中国康复事业具有重大的理论意义与实际应用价值。人因工程研究可有效提高下肢康复机器人 HRI 人机交互安全性与交互效率。因此,深入探讨国内外下肢外骨骼康复机器人人因工程研究进展,对其研究现状、 发展趋势进行总结归纳。通过文献检索方法对相关文献进行分析,发现人机交互、步态行为、结构设计、安全 问题等是下肢外骨骼康复机器人人因工程领域的研究热点,并从人因出发,系统梳理国内外下肢外骨骼康复机 器人人因工程研究进展和发展动态,提出我国在下肢外骨骼康复机器人人因工程领域所面临的挑战,研究重点 和未来发展趋势。     

履带式智能弧焊机器人系统的研制

本文对履带式智能弧焊机器人系统的总体组成，基本功能及实施方案等作－介绍，并对系统中的关系技术进行详细分析，该爬行机器人具有适应性强，智能化程度高的特点，可适应于垂直壁面，球面，管道等多种表面上爬行，自动跟踪焊接。     

基于人体动作反馈的上肢康复机器人主动感知系统

提出了基于人体动作命令反馈的主动康复训练方法．首先,对采集到的4通道上肢肌电信号进行小波包分解,提取小波系数的log特征,输入到神经网络辨识,对上肢的8种常用动作取得了92.86%的辨识成功率．随后,将辨识结果动作以虚拟动画的形式展示给患者,患者针对辨识动作进行点头确认或者摇头拒绝．采用Kinect获取患者的动作视频,经过人脸辨识缩小检测范围,利用光流特征与先验经验结合,对比分析了投票法、Sigmoid法与tanh法的动作辨识结果,在人为干扰的条件下,Sigmoid法仍然表现优良．设计了Sigmoid法的参数修正方法,最终准确度达87.25%,无危险性误判率为12.75%．经过主动康复实验,本文提出的基于人体动作命令反馈的主动康复训练意图感知方法具有良好效果,适用于主动康复训练场合．     

下肢康复机器人的自适应人机交互控制策略

针对康复机器人运动过程中的人机交互性问题,提出一种下肢康复机器人自适应人机交互控制策略.提取伸屈运动中下肢表面肌电信号（Surface electromyography,sEMG）和足底压力特征,分别用于表征下肢运动意图和人机交互力（Interaction force,IF）信息,建立基于sEMG-IF的人机交互信息融合模型,实现下肢康复机器人运动轨迹的在线规划;考虑主动康复运动过程中的人机交互作用,建立具有时变动态特性的人机系统动力学模型,设计间接模糊自适应控制器对期望轨迹进行跟踪控制,实现下肢康复机器人自适应人机交互控制.通过对5名被试者进行下肢康复机器人运动控制实验研究,验证所提方法的可行性和有效性.     

六连杆助行康复机器人鲁棒控制

为帮助老年人及偏瘫患者恢复自然步态的行走,提出了一种六连杆助行康复机器人机构模型.考虑患者体重差异及助行康复训练过程中下肢肌张力的变化,在机器人动力学分析的基础上设计了一种具有抗干扰性能的鲁棒控制器.基于李亚普诺大理论证明了该控制器可有效地抑制外界干扰信号的影响,并进行了鲁棒控制实验研究.研究结果表明,鲁棒控制器能够抑...     

User Interfaces and Help Systems: From Helplessness to Intelligent Assistance

Despite a large body of multidisciplinary research on helpful and user-orientedinterface design, help facilities found in most commercial software are so ill-conceived thatthey are often unhelpful. From a wide spectrum of disciplines and software tools, we presentan extensive review of related work, identifying their limitations as well as their most prom-isingaspects. Using this material, we attempt to recapitulate the necessary requirements foruseful help systems.     

穿戴式柔性下肢助力机器人发展现状及关键技术分析

穿戴式柔性下肢助力机器人技术在康复医疗、助老助残、生活起居等方面具有广阔的应用前景, 具有质量轻、体积小、可穿戴性强、人机相容性好等优势.为促进我国柔性下肢助力机器人的研究和发展, 总结国内外在该领域的研究进展, 阐述了多种助力系统的组成、驱动原理和运动学信息等, 分析了各助力系统的辅助力/矩传递规律及其助力效果.同时, 对柔性下肢助力机器人所涉及的安全与可靠性、步态检测技术、驱动方式及控制策略、助力性能评估等关键技术进行了分析.在总结研究成果及分析关键技术的基础上, 指出柔性下肢助力机器人今后的发展方向、研究思路和面临的挑战.对于柔性下肢助力机器人及相关的研究工作, 具有一定的指导意义.     

上肢康复外骨骼智能控制综述

外骨骼的应用有望缓解我国康复医疗资源面临着的巨大压力。康复外骨骼应用的关键在于保证康复体验的安全、有效和舒适,而智能控制技术是回应这些需求的有效手段。本文基于智能控制系统的分层递阶结构,总结了近年来上肢康复外骨骼智能控制系统中各层级控制器的研究现状。主要包括上层控制器中的运动意图识别、中层控制器中的运动轨迹规划以及底层...     

理疗师交互下的下肢康复训练机器人个性化步态规划方法

针对偏瘫患者的个体差异及病况差异,提出了一种理疗师交互下的下肢康复训练机器人步态规划方法,在理疗师-减重悬吊式康复训练机器人-患者三者共存的复杂环境中,理疗师穿戴主控外骨骼直接行走实现步态时空参数规划,并融入理疗师的医学经验及对患者的评估.首先,基于旋量理论建立运动学模型,实现理疗师空间与机器人空间的运动映射;然后,统一规划机器人关节运动轨迹、减重机构重心调整轨迹及跑步机步速.最后,通过理疗师步态参数的实时采集、运动映射实验及机器人轨迹跟踪实验,验证了步态时空规划方法的有效性.结果表明,髋、膝关节规划角度在人体关节活动范围内,速度变化平稳,关节轨迹规划和重心调整规划均符合人体行走的生理特性.理疗师的参与实现了渐进康复训练中的个性化步态规划.     

运动辅助的CPG控制及其关键参数分析

针对运动辅助过程中主/从运动生成的问题,在原有松岗（Matsuoka）数学模型的基础上引入适应系数建立了一个新的CPG模型,获得了理想的主/从关节目标轨迹;利用仿真分析手段调查研究了CPG模型的关键参数对其输出振荡的影响规律;以单关节运动辅助为控制对象,建立了相应的人机交互运动系统的动力学模型,利用基于MATLAB的仿真试验对CPG控制的有效性进行了验证。结果表明,根据CPG各个参数与输出的变化规律,适当调节各个参数可以获得理想的输出;CPG生成的运动轨迹有效规避了传统助力机器人控制模型中复杂的运动学和动力学解算;可根据实际需求调整外部参数[C]从而有效地生成辅助装置主/从运动模式;控制方法对单关节运动辅助具有明显效果。     

用于公众交通系统的分布式智能监控系统中的视听信息融合

提出了一个全新的概念,该概念表述了通过融合来自分布式视听处理系统的不同信息来提高事故检测鲁棒性以及提供更多的事件描述.最后利用来自伦敦和巴黎的现场测试验证了该系统的性能.本文是以欧盟的PRISMATICA项目为基础.