穿戴式下肢外骨骼助行器的研究与应用

对穿戴式下肢外骨骼助行器的研究,在设计和开发上提出新的思路。在设计中应注重低功耗,穿戴舒适轻便,高安全性等性能,将会给下肢神经受损患者带来更多的方便。穿戴式下肢外骨骼助行器作为康复辅具中新兴的移动辅具,具有广阔的市场前景,在下肢瘫痪和膝关节活动受限患者中起到了积极的辅助治疗作用。     

下肢外骨骼机器人动态建模与步态跟踪LQR控制

针对下肢外骨骼机器人步态轨迹与参考轨迹存在较大跟踪误差的问题,提出一种线性二次型调节器(LQR)控制方法来取代常规PD控制.根据牛顿-欧拉方程和系统参数辨识,建立人机一体化的下肢外骨骼机器人系统的动态模型,并进行LQR控制参数设计和稳定性分析.仿真和实验结果表明,基于LQR控制的下肢外骨骼机器人能很好地跟踪步态参考轨迹...     

下肢截肢患者心血管系统集中参数模型的血流动力学数值研究

下肢截肢虽已发现是心血管疾病的可能危险因素,但潜在的生物力学机制仍未得到充分了解。该研究的目的是了解术后不同时期和生活状态下肢截肢患者的心血管血流动力学状况,以评估异常血流动力学对心血管系统的影响。该文建立了含下肢动脉的心血管系统集中参数模型,模拟了截肢术后、术后成熟期和术后长期久坐三种常见的截肢患者状态。该文以7名下肢截肢患者超声实测下肢动脉直径为模型的参数设置参考。通过将正常人模型和下肢截肢模型的血压和血流量波形对比分析,发现截肢术后血管收缩压和舒张压幅值上升,腹主动脉及以下的动脉流量峰值明显下降;术后成熟期和长期久坐血压在舒张期早期峰值上升。这种异常的血流动力学变化可能是下肢截肢患者患高血压与心室肥大等心血管疾病的危险因素。该文建立的集中参数模型提供了截肢后血流动力学的变化规律,可为未来截肢患者康复治疗和心血管疾病预防提供理论指导。     

下肢康复机器人的研究进展与临床应用

社会老龄化进程中,由于疾病或事故导致下肢受损的患者越来越多,患者的运动能力康复变得尤为重要.相对于传统的物理康复治疗方法,利用下肢康复机器人进行运功功能康复训练可以准确评估、大幅改善康复效果,提高康复效率,节约医疗康复资源.作为一种涉及康复医学、机械学、控制学、机器人学、计算机学及人工智能等诸多学科的智能仿生机电设备,下肢康复机器人按照患者的康复作业姿态主要分为坐卧式下肢康复机器人和站立式下肢康复机器人.其中坐卧式下肢康复机器人可以分为脚踏板式和外骨骼式机器人,站立式下肢康复机器人分为悬挂减重式和独立可穿戴式机器人.本文调研了国际上应用较为广泛的几类下肢康复机器人的代表性产品,详细分析了下肢康复机器人的主被动自由度、驱动方式、传动关节、感知技术、运动控制策略和训练模式等关键技术,并对各类机器人典型临床测试案例进行了比较和探讨,对下肢康复机器人未来的技术发展做出展望.     

基于下肢角度特征的步态识别方法

基于人行走时的下肢角度变化包含丰富的个体识别信．幽观点,提出利用下肢角度特征进行步态识别的新方法。对每个步态序列,依据人体解剖学的先验知识定位下肢关节点,计算相邻关节点连线与竖直线的夹角,以此作为下肢角度;通过步态周期分析,提取一个步态周期的下肢角度变化序列作为特征向量表征步态。最后,采用针对小样本问题具有很好分类效果的支持向量机技术实现步态的分类决策。CASIA步态数据库上的仿真结果证明本方法具有较高的识别性能。     

助力下肢外骨骼双膝蹲-起立过程动力学研究

为研究助力下肢外骨骼双膝蹲-起立过程中各关节的驱动力矩,将助力下肢外骨骼视为三自由度的刚性结构系统,建立动力学模型。以达朗贝尔定理推导出双膝蹲-起立过程动力学表达式。为实现助力下肢外骨骼与人体高度偕行,对人体双膝蹲-起立运动过程进行实验分析,以MATLAB为平台分别对负重40kg和无负重下肢外骨骼各关节驱动力矩进行数值计算。根据分析结果得,膝关节在负重40kg时驱动力矩最大,峰值为209.20N·m,平均为75.85N·m;髋、踝关节驱动力矩相对较小,工作能耗低,在无负重状态下仍需9.87N·m和38.80N·m的驱动力矩,能量损失较多;踝关节为保持稳定性导致有较大波动。     

下肢外骨骼助行机器人研究现状及发展趋势

随着科学技术的进步和人们对于增强自身能力的渴望,下肢外骨骼助行机器人已成为国内外"人机一体化"的一个重要研究方向。根据研究工作积累和文献资料调研,总结了国内外主要研究机构对于下肢外骨骼助行机器人的研究现状,分析了下肢外骨骼助行机器人研制需要解决的关键技术,对下肢外骨骼助行机器人的发展趋势进行了预测。研究工作表明:下肢外骨骼助行机器人在穿戴性、智能化以及便携性等方面都有了突破性的发展,但是应当加强对微型能源、轻质便携材料、多功能系统等的研究和开发,才能广泛应用于军事、科考、旅游、交通、救灾等领域。     

下肢外骨骼机器人踝关节建模及动力学仿真

下肢外骨骼机器人是一种具有辅助助力和医疗康复功能的智能型机械装置。本文通过对人体踝关节结构分析,设计了被动气弹簧踝关节下肢外骨骼机器人,并建立了被动踝关节力学模型;利用OpenSim获得了正常人行走时一个步态周期髋、膝关节步态数据,将其导入ADAMS对所设计的下肢外骨骼机器人踝关节未加气弹簧和加气弹簧两种模型进行了动力学仿真,通过对两种模型运动曲线对比分析,验证了所设计的下肢外骨骼机器人在步态行走和动力学方面的可行性和正确性。     

下肢康复外骨骼的造型与结构优化设计研究

为了满足下肢康复外骨骼造型美观化与结构轻量化的双重要求,提出一种造型设计与结构优化互补的综合设计方法。运用感性工学理论和设计美学原则,归纳出下肢康复外骨骼造型设计的一般特征,并应用于下肢康复外骨骼的造型设计中,然后采用7点标度的语义差异量表挑选造型方案。为了验证造型方案结构的合理性,利用SolidWorks软件对优选方案进行三维建模和有限元分析,同时在不改变优选方案造型轮廓美观性的基础上,使用拓扑优化方法对其进行轻量化设计。最终设计得到的造型方案不论是在造型美观性方面还是结构性能方面都比较突出,表明了该方法的有效性。     

超声引导下置管溶栓治疗下肢深静脉血栓

【摘要】 目的 探讨超声引导下经皮置管溶栓治疗下肢深静脉血栓形成（ＤＶＴ）的临床应用价值。方法 自２００９年９月至２０１１年９月共收治下肢ＤＶＴ患者３４例,均采用下腔静脉滤器置入后,患肢在超声引导下经皮置管,持续导管内给予溶栓药物尿激酶５０　万ｕ／ｄ和肝素５ ０００ ｕ／ｄ,交替使用。其中２例患者合并下腔静脉血栓,采用经颈静脉途径释放下腔静脉滤器;２例患者采用大隐静脉置管;其余均采用经皮腘静脉置管。结果 所有患者均置管成功,放置溶栓导管５　～　７ ｄ。２７例患者术后下肢肿胀基本消失,活动能力明显改善。５例患者活动后仍有较明显乏力和沉重感。１例患者术后３个月复发,再次置管后好转。１例患者术后６个月复发合并健侧下肢ＤＶＴ,采用外周血管溶栓治疗。所有患者均采用ＤＳＡ了解溶栓情况,２６例患者髂股静脉术后连续性通畅,８例患者阶段性通畅。结论 超声引导下经皮置管溶栓治疗具有创伤小、定位准确、药物剂量个人化以及溶栓率高等优点,是治疗ＤＶＴ的有效方法。