手功能康复机器人技术

手功能康复机器人是一种帮助手外伤或偏瘫患者逐步恢复手指运动功能的医疗康复机器人,结合了康复医疗理论和机器人技术。讨论了国内外手功能康复机器人的研究现状,依据人手生物力学特性和临床康复医疗训练要求,从提供机构驱动力的不同方式出发,围绕现有手功能康复机器人的机械结构设计、运动学和动力学、控制系统设计、力觉和位置信息反馈等问题展开了阐述,分析了目前手功能康复机器人存在的不足和解决途径,在此基础上,对其研究前景进行了展望。     

康复外骨骼机器人在肢体康复中的应用进展

康复外骨骼机器人的适用对象主要是存在肢体活动功能障碍的患者,患者可通过外骨骼阶段性、科学性及精准化的训练来完成康复治疗。但目前市面上康复外骨骼机器人种类繁多、形式各异,分类问题是一个难点。根据康复外骨骼机器人在人体辅助位置的不同,对目前国内外具有代表性的康复外骨骼机器人进行了分类汇总;对康复外骨骼机器人的不同驱动方式进行了详细概述,并分析了不同驱动方式的研究现状;在根据康复治疗的所处阶段采取相应训练模式的角度,重点分析了康复外骨骼机器人的针对性训练模式。对目前康复外骨骼的技术重难点进行总结和展望,旨在为后续康复外骨骼机器人的研究提供参考。     

基于互联网的上肢康复机器人

为弥补常规上肢康复机器人的缺点,研发了一种基于互联网的上肢康复机器人.介绍了这一上肢康复机器人的系统架构、硬件平台和软件平台,并进行了试验.这一上肢康复机器人可以融入现有临床实践,对患者训练轨迹进行全向覆盖,将康复治疗地点拓展至社区和家庭.     

一种串并混联的上肢康复机器人轨迹规划研究

随着我国脑卒中患者数量不断增加,机器人技术在脑卒中患者康复训练中将被大面积运用,而康复机器人的轨迹规划能力将直接影响其使用性能和实践应用,针对此问题,以一种串并混联上肢康复机器人为研究对象,使用向量法对该康复机器人进行了逆运动学分析,提出了一种基于五次B样条曲线的规划算法对该康复机器人进行了轨迹规划,使用Matlab仿真了复杂三维康复运动曲线,并在自主研发的上肢康复机器人实验平台上进行了多种类型康复轨迹实验,实现了新型串并混联上肢康复机器人康复轨迹的个性化。结果表明,根据治疗师输入的康复点位序列,可以快速生成光滑、平顺的康复轨迹,并且在实验平台上准确执行,验证了轨迹规划算法的正确性、可行性。     

下肢康复机器人的静力学分析及结构参数设计

下肢康复机器人是具有自动化功能的康复治疗设备,患者在科学合理的康复训练条件下,可使其下肢的运动功能得到良好的恢复。为了增大下肢康复机器人的康复训练工作空间和承载能力,对康复机器人的静力学分析尤为重要。提出了一种以3-UPS并联机构作为机构原型的下肢康复机器人,基于虚功原理,建立了下肢康复机器人驱动力和输出力的静力学方程,定义了静力学性能评价指标并绘制了评价指标分布图,分析了结构参数与静力评价指标之间的关系,确定结构参数对静力学性能的影响情况,并基于结构参数设计了下肢康复机器人。分析结果为下肢康复机器人的进一步分析研究奠定了基础。     

上肢康复机器人发展现状的分析与研究

首先对上肢康复机器人的现状及发展进行了阐述,分析了当前康复机器人系统所存在的不足,并结合临床康复医学理论及临床康复经验对上肢康复机器人的结构、训练模式、评价方法及应用细节提出了建议.在此基础上提出了一种应用于偏瘫患者康复训练的外骨骼式上肢康复训练机器人,针对现有不足及提出的建议对该机器人进行了设计与实现.     

基于神经修复方法的肩关节康复机器人设计与仿真

人体上肢的康复取决于肩关节运动功能的恢复,在分析了肩关节生理特征和运动特性的基础上,根据肩关节康复运动训练的要求,设计了一种以3DOF串并混联机构为原型的肩关节康复机器人。该机构具有3个转动自由度,可以做三维复合运动,采用的串并联机构保证了机构的对中性和稳定性,增大了机构的运动空间,运用Creo软件对肩关节康复机器人进行三维建模,并根据神经修复方法,针对于软瘫期肩关节的康复特点,对肩关节康复机器人进行了仿真,分析结果显示,该肩关节康复机器人能满足患者软瘫期的康复需求,肩关节康复机器人设计合理,它为肩关节康复机器人的设计与研究奠定了一定的理论基础。     

上肢主动训练康复机器人设计与研究

随着脑卒中患者的增加,康复机器人成为患者康复训练的主要途径,其比康复师更加适合重复运动训练。康复机器人可有效降低康复治疗师的工作压力。主动训练作为康复机器人的主要特点,比简单的被动训练更加有效。介绍了上肢康复机器人2自由度主动训练控制方法,实现了患者肩关节和肘关节的康复训练。基于阻抗控制建立了康复机器人控制器,并将主动训练与虚拟现实相结合,可控制实际反作用力和目标反作用力的平均误差X轴为1.41×0.79 N,Y轴为1.22×0.91N。     

康复机器人研发中的哲学思维

随着科学技术的进步和人们对健康需求的不断提高,康复机器人的开发和应用得到越来越多的重视。康复机器人的研发因涉及人与机器而变得复杂,哲学对其设计理念可起到重大的指导作用。本文从抽象性、批判性和反思性等哲学思维出发,结合康复机器人研发实践,总结了康复机器人研发的一般思路和方法,为康复机器人的研发提供理论指导。     

两肢通用型上肢康复机器人系统设计与研究

随脑卒中等上肢运动功能障碍患者逐渐增多，上肢康复机器人的应用越来越广泛。针对现有上肢康复机器人存在质量较大、结构不紧凑、人机融合性差、移动不便以及仅适用于单侧肢体康复等问题，设计了一种满足左右两肢康复的通用型外骨骼上肢康复机器人。首先对上肢康复机器人整体结构采用SOLIDWORKS进行建模；其次围绕上肢康复机器人控制系统，阐述了机器人基于CAN总线的软硬件系统开发；最后，为验证设计的准确性，使用ADAMS进行了运动学和动力学仿真，加工出实物样机，进行多种模式的康复训练实验。实验结果表明：所设计上肢康复机器人可满足患者康复训练需求。     

四肢联合运动康复机器人设计与研究

瘫痪病人数量日益增多,且康复训练周期较长,康复器械的使用可较大程度的提高康复训练效率,节约康复治疗资源。目前我国尚无可提供四肢联合运动的康复器械,对此,该文设计了手臂与腿联合运动的康复机器人,该机器人可使患者在四肢联合运动过程中得到康复锻炼。文中对该机器人的结构进行了设计,并利用solidworks软件进行三维模型的建立。该康复机器人的设计为患者提供了有效的康复治疗方法,提高了康复训练效率。     

踝关节康复机器人设计及人—机运动映射分析

设计一种康复机器人以帮助病人实现踝关节的康复训练。在自由度分析的基础之上,所设计的康复机器人采用3-PUS/S型并联机构。采用旋量理论验证了康复机器人可以实现与踝关节相同的球面运动。通过运动学分析得到机器人的雅可比矩阵。为解决机器人回转中心与踝关节中心不重合的问题,进行了踝关节到康复机器人的运动映射分析。最后通过数值仿真对运动映射进行了验证。     

下肢康复机器人肌电感知与人机交互控制方法

下肢康复机器人以其诸多的优势而逐步取代传统的康复治疗手段。在论述下肢康复机器人及其人机交互控制方法研究现状的基础上,针对下肢康复机器人对患者运动意图与运动能力感知的双重需求,提出了一种基于表面肌电信号的受试者运动状态的精密感知方法,包括表面肌电快速识别人体步态事件、表面肌电连续解码人体下肢关节运动角度,以及表面肌电定量预测人体下肢主动关节力矩。为了实现患者自主引导和下肢康复机器人按需辅助训练,深入讨论分析了下肢康复机器人的系统设计和基于表面肌电精细感知的人机交互控制方法。最后,展望了下肢康复机器人的未来研究方向与内容。     

基于社会网络分析的康复机器人跨学科合作关联研究

本文旨在研究全球范围内康复机器人领域跨地域和跨学科的协作关联。采用社会网络分析方法,基于研究成果的文献数据构建出康复机器人科研合作网络知识图谱,提取并分析中心性指标以论证合作网络关联因素。研究结果揭示了康复机器人在地域、机构、作者及不同层面跨学科合作的关联特点,重点分析了在作者合作层面形成的机器人辅助行走、神经生理学方法、脑机接口、中风康复、上肢康复等热点合作主题。研究总结了康复机器人领域合作热点研究方向,将为该领域跨学科科研合作研究提供有利参考。     

鲁棒轨迹跟踪方法对全方位康复机器人重心偏移的应用

在大量移动康复机器人训练案例中发现,移动康复机器人在训练过程中由于重心偏移往往会偏离既定轨迹,此类移动康复机器人重心偏移时的轨迹跟踪已经成为一个亟需解决的问题。本文即针对全方位下肢康复机器人重心偏移提出一种鲁棒轨迹跟踪策略,主要包括三方面内容:全方位移动康复机器人的数学建模;提出一种鲁棒跟踪策略以消除重心偏移和负载变化带来的影响;仿真表明鲁棒控制对康复机器人行之有效。     

基于ADAMS与MATLAB的新型踝关节康复机器人联合仿真

针对目前一种新型踝关节康复机器人,介绍了其整机系统组成和整机机构方案。在进行了背屈趾屈机构的详细设计后,分析了踝关节康复机器人的负载情况。利用ADAMS和MATLAB联合仿真技术,对新型踝关节康复机器人进行动力学分析和控制分析。仿真结果与样机试验数据进行比较,说明其机构设计和控制方案的可行性,并进一步对联合仿真技术在踝关节康复机器人上难点和实用性进行探讨。     

上肢康复机器人的结构设计

针对脑卒中患者对上肢康复训练需求较大的问题,对上肢康复机器人进行了结构设计。这一上肢康复机器人选用医学上肢康复最常用的五个自由度结构作为基本构造,组成肩关节、肘关节、腕关节、机架四个部分,能够适应不同患者的手臂长度。通过电机控制各构件的不同旋转角度,进而控制上肢康复机器人运动,完成各种动作。建立运动学模型,得到上肢康复机器人的Denavit-Hartenberg坐标系和参数。     

下颌康复机器人结构设计与仿真分析

随着颞下颌关节紊乱综合征的日益突显、口腔外创患者的日渐增多,下颌康复训练机器人的研制尤为重要。为达到不同患者在不同康复时期的训练要求,设计了一款以曲柄摇杆机构为主要执行机构的开闭口下颌康复机器人。利用CREO的运动轨迹与设计要求一致。仿真结果表明,所设计的开闭口下颌康复机器人可以满足不同患者在不同康复时期的训练要求,为下颌康复机器人的设计研究奠定了一定的基础。     

一种新型手部康复机器人的设计与分析

针对意外伤害及脑卒中等造成的手部运动功能障碍问题,设计了一种新型手部康复机器人。重点介绍了三个模块化的执行机构和串联弹性驱动器的设计。利用解析法分析机器人的运动学特性,得出其运动学方程。然后通过图像处理技术得到了食指屈曲/伸展的运动轨迹,并将采集到的关节轨迹应用到运动学中,得出康复机器人的各个驱动关节的输入,并进行SIMULINK仿真验证。仿真结果证明该康复机器人整体结构设计合理,运动学模型正确,能够满足手部康复需求,同时也为后续康复机器人柔顺性控制提供了理论依据。     

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。