下肢康复机器人主动康复策略研究

为了更好地辅助脑卒中等下肢偏瘫患者通过康复训练恢复基本行走能力,将机器人应用于康复医学领域,解决康复医师紧缺、康复冗余等问题。为了进一步提高下肢康复机器人辅助患者训练的灵活性,基于随机森林算法进行下肢运动意图研究。通过Noraxon肌电传感器采集并预处理人体表面肌电信号,利用随机森林算法分类提取的具有代表性的肌电信号,预判患者的动作意图为平地行走、上楼梯或下楼梯。模型对比表明,随机森林分类模型的识别成功率最高,可以辅助康复机器人带动患者进行主动训练。设计的机器人既节约了医疗康复资源,又提高了患者的康复效果和参与训练的积极性。     

下肢康复机器人的控制系统研究

下肢康复机器人可根据指定康复指令辅助患者完成多个康复动作,达到目标关节活动角度。针对所设计的四自由度下肢康复机器人,采用基于STM32的运动控制卡为控制器,与角度传感器和肌肉信号传感器共同搭建了闭环控制系统软硬件。通过上位机指令控制机器人安全准确地完成康复动作,并记录康复数据。仿真实验表明,该控制系统能实现康复目标。     

基于Matlab的下肢康复机器人虚拟现实仿真研究

针对腿部外伤和腿部运动功能障碍的患者康复治疗训练问题,提出了通过虚拟样机进行远程控制的康复机器人系统方案.以三维建模方法建立虚拟场景,结合虚拟现实建模语言(VRML)节点语法编辑完整的虚拟场景,介绍了Matlab环境下安装虚拟现实工具箱和搭建仿真框图的方法,根据卧式下肢康复机器人的工作原理仿真了康复训练过程,并达到了可视化的效果,从而进一步应用到了远程康复训练当中.     

卧式下肢康复机器人控制策略研究

脑血管病后的大多数患者在康复过程中会经历软瘫期、痉挛期和恢复期三个阶段,不同康复阶段对肢体运动模式和训练方法的要求都会有所不同。以病患机理和运动功能康复理论为基础,从临床需求出发,针对下肢运动功能障碍患者的三级康复治疗过程提出了主被动控制策略和助力控制策略,并进行了实验研究。实验结果表明:被动控制策略实现了软瘫期和痉挛期的康复训练,主动控制策略实现了恢复期的康复训练,而助力控制策略实现了对肌力的强化训练。     

下肢康复机器人仿真分析及研究

设计了一种用于中风患者下肢康复训练的双臂机器人。在对其机械臂的结构进行简化后,使用D-H前置坐标系法建立运动学分析模型,得到机械臂末端位姿表达式以计算其逆解。基于蒙特卡洛法绘制出机械臂的工作空间之后,使用MATLAB中的Robotics Toolbox工具箱对其正逆运动学进行仿真,验证了运动学模型的正确性。另外,针对机器人关节空间进行了轨迹规划,得到了较为平滑的角位移、角速度、角加速度曲线。最后把关节位移数据进行拟合,并且将SolidWorks模型导入Adams软件进行动力学仿真,得到各关节力矩的变化曲线,为机械臂的精密控制奠定基础。     

下肢康复机器人减重支撑系统的研究

为了在减重步行训练中实现自主控制的减重支撑,设计了一种绳牵引式的减重支撑系统,完成了动力学建模,并采用力控制方式实现了减重力的恒定,通过Simulink对控制系统进行了仿真。仿真结果表明,该减重支撑系统输出减重力动态响应快、稳态误差小,体现了主动控制的优越性,并为进一步进行交流伺服控制平台的搭建奠定了基础。     

下肢外骨骼康复机器人的研究与发展

近年来,脑血管疾病的发病率越来越高。众所周知,脑血管疾病引起中枢神经系统损伤,中枢神经系统损伤的患者日常活动能力受限,而解决这些问题已成为重要的研究课题。随着外骨骼机器人研究不断发展,辅助人体进行日常活动的需求得到有效回应。本文将从国内及国外两个方面综合阐述目前下肢外骨骼康复机器人的研究现状,以及关键技术及发展,从研究和开发角度对康复机器人的发展方向进行详述。     

下肢外骨骼康复机器人的自适应控制研究

针对下肢外骨骼康复机器人的动力特性,为实现康复训练过程中控制的实时性和高精度,消除系统中存在的未建模动态、外部扰动和非线性不确定性的影响,本文提出采用两个相互独立控制器共同作用控制方法,即基于标称模型的计算力矩控制器和变结构鲁棒自适应补偿控制器。补偿控制器基于Lyapunov函数法,通过引入一个动态信号和非线性阻尼项来抑制未建模动态、外部有界扰动和非线性不确定项的影响。设计的自适应律通过在线刷新系统的不确定参数,增强了控制系统的鲁棒性并保证系统达到全局渐近稳定。通过Lyapunov稳定性定理和仿真结果证明了该控制策略的可行性和有效性。     

卧式下肢康复机器人的设计与研究

针对人体下肢运动能力受损患者,研制了一种新型躺式下肢康复机器人。采用定轨式模拟椭圆形步态轨迹,进行康复训练。应用UG建模,进行了运动学分析和ADAMS仿真,验证了机构设计的可行性,具有一定的研究意义。     

基于AD理论的机器人磨抛生产设备造型设计研究

为探索数控机床类产品造型设计流程规范,使最终设计符合制造工艺要求,满足造型美观、使用人性化、开发成本低等目标,尝试应用AD理论,将用户需求转换成工程设计的描述语言,并设置相应的过程控制参数对造型设计进行约束。以机器人磨抛生产线造型设计为例,对数控机床类产品的造型设计流程模型进行研究,使设计结果更符合制造工艺,提高加工可实行性,降低开发和制造成本,并体现数控机床的美学特征。     

下肢康复外骨骼机器人步态相位切换研究

为实现下肢康复外骨骼机器人步态相位的稳定切换,通过压力传感器,编码器,陀螺仪以及拐杖按钮检测单元构建的感知系统实时采集人体步态运动信息,先根据足底压力信号的标志性事件将人体步态周期依次序划分为四个相位,然后对不同相位的运动状态切换进行具体研究。针对人体行走过程中支撑腿与摆动腿的切换判断,提出基于学习矢量量化(LVQ)的神经网络模型。将整个步态相位切换模型嵌入控制程序中进行在线测试,结果表明该模型实时性好,识别率高,能够实现稳定柔顺的步态切换。     

下肢外骨骼行走康复机器人研究与设计

外骨骼机器人是一种可穿戴在操作者身体外部的一种机械装置,提供保护、身体支撑和运动等功能。文中设计了一种外骨骼行走康复机器人,该外骨骼康复机器人单下肢具有3个自由度,利用较少却必须的自由度来实现行走,降低了机构的复杂程度,提高了装置的效率,借助此外骨骼辅助患者摆脱轮椅站立起来并行走,通过采集拐杖与地面的接触信息来控制膝关节和髋关节的屈伸运动,从而帮助患者实现跨步。     

基于步态的下肢康复用外骨骼机器人运动分析

穿戴式下肢助行外骨骼机器人是一种能够帮助行走不便的老人和具有行走功能障碍的患者进行辅助行走的仿人服务机器人,其康复训练设备已提升为国家战略性研究项目,越来越得到重视。通过对人体下肢运动机理以及步态的研究,并基于动力学仿真软件Adams对外骨骼机器人的受力和步态进行仿真分析,验证步态的合理性,同时对以后行走的合理性提供依据以及为进一步设计出一种新型穿戴式下肢助行外骨骼机器人样机提供参考。     

面向下肢康复的柔性外骨骼机器人进展研究

作为近年来新兴的机器人技术,柔性外骨骼结合了柔性驱动和可穿戴机构,有效解决了传统刚性外骨骼机器人重量大、顺应性差、效率低、穿戴舒适性差的问题,因此尤其适用于运动障碍患者的辅助行走及运动康复,已成为主动康复领域发展的重要方向之一.本综述聚焦下肢柔性外骨骼助行机器人近十年的创新与应用进展,收集整理了 60篇目标文献,其中,...     

基于ZMP理论的下肢外骨骼机器人稳定性分析

下肢外骨骼机器人带动人体下肢来完成行走、站立等动作,此过程的人机交互很密切.在人行走、站立等过程中,随着不稳定因素的产生,会使外骨骼机器人带动人体发生倾倒情况.针对所存在的问题,以ZMP理论为依据,对下肢外骨骼机器人的稳定性进行分析,通过仿真分析最终给出符合下肢外骨骼机器人的稳定性判据.     

下肢康复机器人人机运动分析及仿真研究

针对下肢运动功能障碍的患者,提出一种开式链机构的设计方案,实现对双下肢髋、膝关节的关节屈伸训练。参考人体下肢基本尺寸,采用连杆机构模拟人体下肢,把机器人和患肢作为一个整体,利用机构带动患肢的髋、膝关节,对受损后的神经系统进行康复训练。利用闭环矢量法建立康复机器人系统的正、逆运动学模型,并对机器人系统的康复训练进行了仿真分析。仿真结果表明运动学模型的正确性和机器人结构设计上的可行性,可根据仿真结果对训练方案进行完善,并进一步优化设计。     

下肢康复机器人结构设计与仿真分析

针对下肢轻度瘫痪的患者能够自行锻炼肌肉的问题,提出了一种可穿戴式下肢康复机器人设计方案,通过机构辅助运动以实现下肢髋、膝、踝关节的训练。参考了人体下肢的基本尺寸,采用了连杆机构来模拟人体下肢;建立了人机一体化模型,并结合ADAMS仿真分析软件进行运动学仿真,得到该机器人模型下肢各主要关节的运动轨迹,再对其运动轨迹进行了分析。研究结果表明:该下肢康复机器人结构设计具有较高的可行性,能达到锻炼下肢轻度瘫痪患者肌肉的目的。     

卧式下肢康复机器人主动训练控制策略

在卧式下肢康复机器人主动训练过程中,患者对机器人施加的力是不断变化的,如果机器人不能很好的顺从患者的运动意图(即患者施加力的大小)进行及时调整,会给患者带来极大的不舒适感,严重时可能造成二次伤害.针对此问题,提出了一种基于阻抗控制的卧式下肢康复机器人主动训练控制策略,内环采用计算力矩法进行位置控制,外环采用基于位置的阻...     

下肢外骨骼康复机器人控制系统软件设计

下肢外骨骼康复机器人进行康复训练的控制软件多在计算机端运行,成本高,灵活性差。针对此问题,提出基于Android客户端的控制系统,在Android Studio开发环境中利用Java语言编写界面并实现相关功能。采用JSch实现远程登录并操控下位机工控机,通过Socket通信机制实现与康复机器人的无线通信,并使用LCD显示模组（Liquid Crystal Display Module,LCM）实现对关节角度等数据的实时传输,实现康复训练过程中模式选择、参数设置、双向数据传输以及康复训练曲线实时显示的功能。