基于ARM的上肢康复训练机器人系统设计

针对中风病人和上肢受伤的康复医疗需要,设计了一种基于ARM＋uClinux的嵌入式控制系统的康复训练机器人,阐述了系统机构设计、硬件电路设计及系统软件设计。康复训练牵引机械臂采用位置传感器和力传感器实时监测运动速度和牵引力／阻力,以实现多种训练模式。该系统可以实现手动训练、自动训练和基于网络的远程训练。实验结果表明：系统稳定可靠,能够辅助医生对病人进行康复训练医疗。     

基于Internet的远程控制康复训练机械臂

针对上肢受伤和中风病人康复医疗的需要,将力反馈遥操作机器人技术应用于上肢受伤和中风病人的康复训练,研制了一种新颖的基于Internet的远程康复训练机械臂,使得医生可远程设定康复机械臂的训练模式和控制参数,从而控制机械臂,帮助在家中或社区医院的中风病人或上肢残障人员进行康复训练,医生利用反馈的视频图像及力反馈信息监控患者的训练状况.该系统可以大大提高医生的工作效率,方便广大中风病人和上肢残障人员.     

虚拟现实技术在柔性上肢康复机器人中的应用

根据末端牵引式和外骨骼式上肢康复机器人的特性,研制了一种新型的柔性上肢康复机器人。机器人的康复训练系统结合了主动和被动模式的要素,将虚拟现实（VR）技术引入上肢康复机器人,通过现实环境中的光学3D位置捕获以及VR环境中的3D位置感知,设计了虚拟动态模型交互性节点和碰撞检测实验,实现虚拟现实交互,提高虚拟模型运动实时效果和上肢康复训练精度。VR和新颖的康复机器人的集成为具有特定任务的患者提供了有效的训练。     

基于虚拟现实的网络化上肢康复训练系统

针对中风病人和上肢受伤病人在传统的基于康复器械的训练中,人机之间缺乏良好的互动性以及训练模式内容枯燥乏味的缺点,本文使用Windows GDI和OpenGL在VC++6.0开发环境下开发了一种新颖的基于虚拟现实和计算机网络的上肢辅助康复训练系统。该系统配合康复训练的主动模式和阻抗模式,可以与病人进行具有趣味性和良好交互性的康复训练过程。实验结果表明系统能够辅助医生对病人进行康复训练医疗,并且能够极大的提高病人进行康复训练的积极性。     

实时上肢参数辨识的康复机器人力控制研究

针对病人进行康复训练时,上肢动力学参数估计不准确和训练过程发生上肢动力学参数变化,所导致康复机器人系统辅助力计算不准确,影响精确和稳定的控制练训。为减小辅助力计算误差,实现精确和稳定的训练控制,基于阻抗控制算法,使用多元线性回归方法对上肢动力学参数进行辨识,提出了一种实时上肢动力学参数辨识的阻抗控制算法,建立了康复机器人动力学模型,同时对控制算法进行仿真研究。仿真结果表明该算法能够准确地对上肢动力学参数进行辨识,有效地消除了辅助力计算误差,实现训练过程中训练轨迹精确控制。     

科远与东大机器人研究所签署合作协议

日前,南京科远自动化集团股份有限公司与东南大学仪器科学与工程学院机器人传感与控制技术研究所（简称“东大机器人研究所”）签订康复机器人技术产学研合作协议书。本次产学研合作协议研发内容主要为：上肢康复训练机器人、外骨骼步行训练康复机器人以及面向社区及家庭康复的辅助产品技术与产品等,最终目标为完成产品的研发、产品的测试工装及自动化生产线的前期设计,具备规模化生产条件。     

机器人辅助运动功能康复中的控制和评估策略

本文介绍用于运动功能康复的辅助机器人系统并论证其可行性。文章分析其区别于传统工业机器人的技术难点和特点；总结现有辅助康复训练的控制策略和评估策略种类；最终提出新的基于BCI和三维上肢运动检测的控制和评估策略。     

上肢康复外骨骼机器人的模糊滑模导纳控制

为了辅助上肢运动功能障碍患者进行不同模式的康复训练,基于上肢康复外骨骼机器人系统,提出了一种模糊滑模导纳控制策略,实现训练过程的人机协调控制.首先,介绍了康复外骨骼的整体结构和实时控制平台.然后,分析了模糊滑模导纳控制算法的推导过程,并根据李亚普诺夫稳定性判据证明系统的稳定性.最后,在不同系统导纳参数条件下,分别进行被动训练模式和主动训练模式实验,并对比分析了实验过程中运动偏差、人机交互力以及肱二头肌表面肌电信号的变化特点.实验结果表明,选择合适的目标导纳模型可以优化康复训练强度与难度,提高人机交互柔顺性与患者参与度,满足不同瘫痪程度和康复进度患者的训练需求.     

上肢康复机器人训练系统的设计与实现

为了帮助患者有效地进行上肢康复训练活动,采用STM32微控制器对机械臂传感器信号进行采集和处理,用串口Wi Fi无线模块进行数据传输,设计了一种上肢康复机器人训练系统,患者可以以游戏的方式与康复机器人训练系统进行人机交互。经过医院临床使用证明,该系统稳定可靠、操作简单、使用方便,获得了较好的效果。     

基于嵌入式Linux的上肢康复机器人用户系统研究

具有上肢功能障碍的脑卒中患者需要进行大量重复的康复训练以恢复运动功能。为此设计了一套基于嵌入式计算机的用户控制系统,用以控制上肢康复训练机器人的运动。在Linux环境下利用Qt图形用户界面开发工具设计完整的用户界面,完成嵌入式Linux内核的移植与驱动程序的开发,利用真实的关节运动信息进行康复训练游戏,实现对上肢康复机器人的主动控制。该系统的设计目的在于把复杂的底层控制功能通过简易的方式表达在用户界面上,使得康复医师和脑卒中患者可以与康复训练机器人进行人机交互,提高康复训练效果。     

基于任务表现的机器人辅助康复自适应控制策略

以机器人辅助的上肢协调康复训练为研究对象,提出一种基于任务表现的自适应控制策略,为肢体运动功能障碍患者提供个性化的机器人辅助,旨在提高患者的主动运动参与度,实现高效的康复训练.首先,介绍上肢末端式双边康复平台以及协调训练任务.然后,引入临床运动评估参数与协调训练指标,采用模糊神经网络模型建立多任务指标与机器人导纳控制参数间的映射关系.最后,通过受试者参与的协调训练实验对所提出方法进行了验证,并与相关文献中的人机交互策略进行了对比分析.实验结果表明,本文方法具有较好的任务指标追踪效果和人机交互平稳性,能够自适应为患者提供个性化的机器人辅助,有助于提高受试者的训练积极性.     

基于混杂理论的机器人辅助康复治疗控制方法

现有机器人辅助康复治疗控制方法大多是分别从机器人连续变量运动控制或医师离散事件决策控制角度设计控制器,未能将系统这种混杂特性融于统一框架内,具有一定的局限.为更好解决上述问题,本文在分析机器人辅助康复过程的连续与离散混杂特性的基础上,以渐进抗阻肌力训练过程为例,提出一种基于混杂理论的机器人辅助康复治疗控制方法.该方法通过定义肌力训练过程中离散系统控制状态、控制输出向量及连续系统状态转换产生的离散事件,设计了基于混杂自动机的离散事件决策控制器.临床实验结果表明,混杂系统理论应用于机器人辅助康复过程具有较好的有效性和实用性.     

帕金森病康复机器人研究综述与展望

总结了目前帕金森病康复机器人的研究现状，并探讨了相关技术的未来发展方向。首先，通过与脑卒中对比，重点介绍帕金森病的病理特点、运动症状、康复机理和治疗原则。然后，从上肢运动康复、下肢运动康复、震颤抑制以及病情评估等4个方面对目前帕金森病康复机器人及相关技术进行综述。进而，讨论分析了现有研究的局限性，并对机器人辅助帕金森病康复技术进行展望。特别指出，基于帕金森病的病理特点和康复机理，需要着重突破“脑—肌—肢”协同的专病康复技术。     

康复机器人上肢传递系统的周期稳态与自主控制

研究康复机器人上肢传递系统的周期稳态和自主控制.运用计时事件图和极大–加代数方法,建立康复机器人上肢传递系统的数学模型,给出传递系统的周期计算公式、周期稳态的扰动估计范围和自主控制策略,并分析周期稳态相对于参数扰动的鲁棒性.周期稳态的扰动估计可用于提高上肢康复机器人工作的精确性和柔顺性,而自主控制策略有益于保证上肢康复机器人工作的实时性和安全性.扰动估计和自主控制方法易于计算,并有助于上肢康复机器人传递运动智能辅助系统的设计、控制和优化.     

下肢康复机器人离散自适应控制的研究

康复训练是脑卒中、脊髓损伤患者主要的治疗手段.机器人辅助步行训练是近年来广泛应用的下肢康复训练方式.针对具有步态自适应功能的下肢康复机器人,提出了一种柔顺协调控制方法.基于非线性逆系统解耦理论,系统分解为几个独立的二阶积分系统.在解耦子系统中,采用阻抗和自适应控制来进行步态轨迹的规划和跟踪.最后,在Matlab-Adams联合仿真系统中对设计的控制器进行仿真并验证算法的正确性.     

康复训练机器人——保持健康体魄，安享幸福晚年

本系统通过遥操作机器人技术、计算机网络技术与现代康复医学理论相结合,研制成功多款异构型康复训练机器人样机,辅助老年人等肢体运动功能障碍人群进行康复训练,并构建网络化远程康复训练机器人系统,实现一个治疗师可以同时监视和控制多台康复机器人对多个老人进行康复训练。该系统以北京四季青敬老院和上海市第一福利院为平台进行应用示范应用,得到了较好的评价。     

基于心率的上肢康复机器人的开发

针对上肢损伤患者,设计了一种基于力反馈+心率实时监测的双臂6自由度上肢康复训练机器人。该机器人能够通过力反馈传感器采集患者和机器人之间的相互作用力,并通过心率传感器采集患者的心率数据。MCU对这些信息通过A/D采集的方式进行处理,并将数据存档。医生对这些数据进行分析后,制定出更加适合患者的康复方案并下发到MCU。MCU接收到信息后会执行医生制定的康复方案。如果患者再次出现损伤,医生还可以通过分析患者的档案信息来制定更加科学有效的康复方案。实验验证开发的康复机器人对于上肢损伤患者具有良好的康复训练效果。     

镜像上肢康复机器人研究

近80%脑卒中存活者会发生肢体残疾,其中以上肢问题影响更为剧烈。康复医学与机器人学、生物医学、人工智能等学科高度交叉的镜像康复机器人,是解决患者康复训练问题的前沿技术途径。针对基于镜像机理形成的康复机器人,研究分析了镜像上肢康复机器人的现状以及其中关键技术路线、核心实现方式,阐述了主要功能与技术特点。在此基础上,分析在研究中存在的瓶颈问题,并提出相应的解决策略,以期为今后的镜像机器人研究提供方向。     

基于情绪感知的机器人辅助主动康复训练任务控制方法

在现有机器人辅助康复训练过程中,患者与康复机器人之间的交互控制主要以感知患者主动"运动"参与为主,未能考虑患者"心理"层次的主动参与,具有一定的局限.针对此问题,以康复训练过程中患者挫败、兴奋及厌烦为目标情绪状态,提出一种基于情绪感知的机器人辅助主动康复任务控制方法.该方法首先提取机器人辅助主动康复过程中患者目标情绪生理响应及性能数据特征;其次,基于径向基核的支持向量机设计目标情绪分类器,并研究与患者目标情绪变化相一致的机器人辅助康复任务自适应控制方法;最后,运用Barrett公司4自由度WAM^{m TM}康复机器人构建试验系统平台,选取12例临床脑卒中患者,对方法有效性进行试验验证.     

一种小型的新式上肢康复机器人的设计与研究

针对当前康复市场中的上肢康复机器人功能单一、体积臃肿、操作复杂、难以移动、学习成本高等一系列问题,设计了一款小型的新式上肢康复机器人.用协作式机械臂作为康复运动部分模块,可以移动的主机作为支撑平台,通过机械臂带动上肢完成康复训练动作.进行了三维设计与仿真,样机的设计、制造与测试,最终上肢康复机器人可以按照设计目的完成相...