【摘要】：人的大部分日�；顒有枰值膮⑴c才能完成,因此幫助偏癱患者改善并恢復(fù)手部運動功能是偏癱康復(fù)的一項重要內(nèi)容。針對目前國內(nèi)醫(yī)療資源緊張而偏癱患者在康復(fù)期又急需合適手部康復(fù)訓(xùn)練裝置的問題,本課題基于連續(xù)被動運動理論(Continuous Passive Motion,CPM)、神經(jīng)代償可塑性理論和運動康復(fù)理論,設(shè)計了一種具有良好人手適應(yīng)性的穿戴式手功能康復(fù)訓(xùn)練外骨骼。本文根據(jù)人手特點對手功能康復(fù)外骨骼進行了機構(gòu)選型,并在構(gòu)型基礎(chǔ)上進行了機構(gòu)優(yōu)化分析、運動學(xué)及動力學(xué)仿真分析、康復(fù)系統(tǒng)組成分析、物理樣機實驗分析,驗證了所研制的手功能康復(fù)外骨骼在康復(fù)訓(xùn)練時的有效性。首先在機構(gòu)上解決了外骨骼和人手的適應(yīng)性問題。通過探究手指自由運動規(guī)律,擬合出三指節(jié)運動規(guī)律函數(shù);通過對關(guān)節(jié)閉鏈機構(gòu)優(yōu)化和選型,在避免讓指節(jié)充當(dāng)受力桿件的前提下,解決了轉(zhuǎn)動部分瞬心投影和指節(jié)長度調(diào)整兩大技術(shù)問題,達到了適應(yīng)性康復(fù)訓(xùn)練要求;驅(qū)動部分采用了模塊化設(shè)計,通過電機、健側(cè)驅(qū)動轉(zhuǎn)化形式滿足了患者的個性化康復(fù)訓(xùn)練需求。其次通過理論和仿真分析得到了手功能康復(fù)外骨骼的理論運動參數(shù)。為方便解耦將指節(jié)機構(gòu)分為閉鏈機構(gòu)和主運動鏈機構(gòu)兩部分,使用D-H法對主運動鏈機構(gòu)進行分析得到了空間位姿雅可比矩陣,并進行了正、逆運動學(xué)分析,又聯(lián)立閉鏈機構(gòu)得到單根手指空間運動學(xué)矩陣;進一步分析得到力雅可比矩陣并利用牛頓-歐拉法建立了動力學(xué)模型;通過Pro/E和ADAMS軟件對單根機械手指進行了運動學(xué)、動力學(xué)仿真,證明了模型在理論情況下訓(xùn)練的安全性和有效性。再次對手功能康復(fù)外骨骼控制系統(tǒng)進行了模塊化分析探索。將康復(fù)系統(tǒng)模塊化為外骨骼執(zhí)行模塊、數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)處理控制模塊、人機交互可視化模塊;分析了各模塊主要功能以及模塊之間的聯(lián)系,并對閉環(huán)控制策略和人機交互界面進行了簡單描述和設(shè)計。最后進行了一系列物理樣機實驗。通過分析一代物理樣機的優(yōu)點及不足,總結(jié)出二代物理樣機應(yīng)具備的特點;為驗證二代物理樣機的有效性,進行了人手適應(yīng)性實驗、運動角度實驗、指面垂直正壓力實驗、健側(cè)輔助康復(fù)訓(xùn)練實驗;實驗結(jié)果證明了二代物理樣機能夠解決外骨骼關(guān)節(jié)瞬心投影和指節(jié)長度調(diào)節(jié)問題,并能在安全壓力范圍內(nèi)帶動手指按照預(yù)定規(guī)律運動,此外樣機特有的健側(cè)輔助康復(fù)訓(xùn)練模式豐富了患者的個性化康復(fù)訓(xùn)練需求。
【學(xué)位授予單位】：合肥工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TH77
【圖文】：

第一章 緒論1.2.1 四指協(xié)同訓(xùn)練式康復(fù)訓(xùn)練裝置國內(nèi)，如圖 1.1 華中科技大學(xué)何際平教授科研團隊研制了一款康復(fù)訓(xùn)練外骨骼[32]，通過四指并攏式的外骨骼機構(gòu)，輔助患者手部進行康復(fù)訓(xùn)練，并且在設(shè)計上以電機控制器和終端單片機雙向通信為前提，此外設(shè)計了額外的對應(yīng)數(shù)模轉(zhuǎn)換通道輸出控制信號以控制八條氣動肌肉。通過串口通信，整個外骨骼系統(tǒng)與控制終端既可以將實時數(shù)據(jù)傳輸給終端進行分析，又可以通過中端的輸出命令，控制手功能康復(fù)外骨骼的訓(xùn)練參數(shù)，但是在痙攣評定分析上存在不足。同樣，如圖1.2 國內(nèi)還有沈陽理工大學(xué)研制的康復(fù)機械手[33]，中國科學(xué)院研制的康復(fù)輔助設(shè)備[34]，上海理工大學(xué)研制的輕量型康復(fù)機械手[35]。

又可以通過中端的輸出命令，控制手功能康復(fù)外骨骼的訓(xùn)練參數(shù)，但是在痙攣評定分析上存在不足。同樣，如圖1.2 國內(nèi)還有沈陽理工大學(xué)研制的康復(fù)機械手[33]，中國科學(xué)院研制的康復(fù)輔助設(shè)備[34]，上海理工大學(xué)研制的輕量型康復(fù)機械手[35]。圖 1.1 華中科技大學(xué)康復(fù)機械手Fig 1.1 Huazhong University of Science and Technology Rehabilitation Hand圖 1.2 沈陽理工大學(xué)手部康復(fù)設(shè)備Fig 1.2 Shenyang Polytechnic University Hand Rehabilitation Equipment國外，如圖 1.3 美國 KineticMuscles 公司與亞利桑那州立大學(xué)合作研制的Hand Mentor 可以讓患者進行腕部和指部的恢復(fù)性動作訓(xùn)練[36]。該康復(fù)設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，氣動的設(shè)計讓四指可以通過氣墊的擠壓而逐漸伸展，調(diào)節(jié)顯示器上的參數(shù)可以調(diào)節(jié)充放氣的間隔和極限，適合偏癱初期患者使用。如圖 1.4 已

【參考文獻】

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1 李光林;鄭悅;吳新宇;胡穎;方鵬;熊t

本文編號：2733929