上肢镜像康复机器人控制策略研究

镜像疗法是促进偏瘫患者上肢运动功能康复的有效疗法,结合镜像疗法的机器人可通过促进双侧运动易化患侧的运动通路。为此,研究上肢镜像康复机器人的控制策略。基于传统镜面治疗方法设计了上肢镜像康复机器人系统,提出了基于参考轨迹的镜像训练。同时提出了基于分段三阶Bezier插值的轨迹优化方法,优化机器人运动轨迹。考虑到患者患侧与机器人的交互需求,开发了由引导力场和约束力场组成的力场控制算法,协调患侧主动运动与镜像训练动作。开展镜像康复训练实验,验证了力场控制算法的良好性能。     

体感展示系统中的交互映射动作分析与研究

目的对体感交互模式中映射动作进行分析以解决交互过程中出现的误操作问题,以获得一种避免确认模糊的解决方案,从而提高用户体感操作体验。方法分析体感交互中误操作产生的原因,以设计心理学、人机工程学相关知识为依据,通过体感传感器Kinect 2.0进行实验,比较分析解决方案。结果得到了一套解决体感交互中所涉及的触发模糊问题的解决方案,并在实际应用中验证方法的可行性。结论在现有Kinect传感器的硬件条件下,根据其识别精度确定标准触发手势,通过既定算法实现手势动作对系统指令的映射关系,并在苗侗木制民居个性化定制系统中得到检验与应用。     

步态康复训练机器人人机交互信息感知系统

针对步态康复训练机器人与患者实时交互的需求，研发了获取人机接触力信息的感知系统。利用拉格朗日法建立包含人体主动力的下肢外骨骼机器人动力学模型，并分析患者下肢运动动作意图，为步态康复训练交互控制提供判断依据。在步态康复训练机器人样机系统上进行了静态、动态测量实验及被动/主动康复训练测量实验，结果表明该感知系统能够满足人机接触力的检测精度要求，能在康复训练中获取人体运动意图，这为步态康复训练机器人的智能交互控制策略研究奠定了基础。     

基于虚拟现实的一对多远程康复训练机器人监控系统

针对国内传统的一对一的康复训练不能满足日益增长的康复训练需求的问题,研究设计了基于虚拟现实的网络化远程康复训练机器人系统.该系统引入虚拟现实技术使康复训练界面生动活泼,将运动疗法和心理治疗有机地结合在一起,解决了传统康复训练的枯燥乏味;引入遥操作机器人技术使医生可同时远程监控多个患者的康复训练,医生通过语音与患者端进行...     

基于Kinect动作交互模式的脑瘫康复训练系统设计

设计了以Kinect为交互设备的脑瘫康复训练系统。该系统针对上、下肢康复运动设计了运动捕捉功能及运动数据记录、分析和评价功能,通过对脑瘫患者的实际考察和数据研究,对程序进行整改。系统还设计了动作数据记录和评价功能,可结合不同案例进行多疗程数据记录和分析评价,以便更好地了解患者的目前情况和训练后的康复情况,为医生和康复治疗师提供治疗佐证数据。     

基于患肢状态观察器的被动康复训练运动控制

针对机器人辅助被动康复训练运动很少考虑训练过程中患肢状态变化的情况,提出了基于患肢状态观察器的被动康复训练运动控制方法.该方法用患肢状态观察器根据位置和速度跟踪误差提取患肢运动特征,运用模糊推理逻辑实时评估患肢物理状态;然后动态规划决策机制根据患肢状态自适应地调整规划运动速度;最后利用位置阻抗控制实现训练运动.定量和定性两类实验结果表明,该方法较传统方法具有更好的跟踪性能和运动平稳性,且能够实现人性化和智能化的康复训练运动.     

绳索牵引骨盆康复机器人的骨盆刚度分析及骨盆运动轨迹规划研究

针对绳索牵引骨盆康复机器人的骨盆刚度控制以及骨盆运动轨迹规划进行了研究. 通过建立欠约束1R3T绳索牵引骨盆康复机器人的力学模型,解出了绳索拉力的表达式,并分析拉力解中零空间拉力部分对骨盆刚度的影响,得出控制绳索拉力能够实现对骨盆的刚度控制 ,为以后实现柔顺性控制提供了理论依据;基于凸集理论分析了骨盆不同位姿所属空间性质的不同,依此对牵引绳索进行合理布置,以保证骨盆在规划运动空间内的刚度完全可控,并基于矢量封闭原理和绳索拉力平衡对工作空间进行分析;通过MATLAB仿真证明了骨盆规划轨迹中绳索牵引的可控性,得出了骨盆位姿及绳索长度的变化规律,分析了骨盆位姿对绳索长度影响的原因.其规划结果可为该机器人运动控制的研究提供依据.     

基于语音交互的脑瘫康复训练系统的设计

研究了使用人机交互的方式对脑瘫患儿进行康复训练的技术,设计了基于语音交互的脑瘫康复训练系统。该系统采用51单片机驱动整个系统,芯片采用LD3320语音芯片,下位机程序采用C语言编程,上位机采用Lab VIEW编程,通过串口传送的方式,把下位机接收到的命令传送到上位机,患儿通过识别上位机界面的图片,对应说出所要识别的文字,语音芯片进行识别,评价系统自动评判出患儿说的正确与否,并记录患儿每次识别所用的时间。案例实验验证了本设计的有效性。     

可变车道隔离护栏运载机器人系统及其控制策略

城市潮汐交通拥堵问题可通过设置可变车道来解决。针对现有可变车道控制方式单一及智能化程度低等问题,设计了一种移动机器人来运载护栏,以完成车道隔离。为解决室外道路环境下的高精度定位问题,结合实际应用场景,应用超宽带（ultra wide band,UWB）技术设计了无线定位系统以及双标签融合定位法,实现了运载机器人运行过程中的位姿计算。根据运载机器人的位姿信息以及其搭载护栏时的运动模型,设计了相应的运动控制算法,以使机器人在运行过程中完成自主纠偏。此外,运载机器人运行过程中的相关数据通过LoRa(long range radio,远距离无线电)组网与远程服务器交互,实现了远程监控。试验结果表明：所设计的UWB定位系统的重复定位精度为0.07 m左右,能满足室外环境下的高精度定位要求;所设计的运动控制算法能较好地实现运载机器人的运动控制,达到了预期效果。该运载机器人系统能够为可变车道的智能化控制提供参考,具有良好的工程应用前景。