隨著人口老齡化的加劇,腦卒中和骨關(guān)節(jié)疾病發(fā)病率的增高,針對(duì)下肢運(yùn)動(dòng)功能障礙患者的康復(fù)訓(xùn)練外骨骼得到了越來越多的關(guān)注。偏癱及下肢骨關(guān)節(jié)炎主要表現(xiàn)為患肢運(yùn)動(dòng)障礙和站立困難。目前主要由護(hù)理師指導(dǎo)患者完成日�？祻�(fù)訓(xùn)練�？祻�(fù)外骨骼可以用來輔助理療師對(duì)患者進(jìn)行康復(fù)訓(xùn)練,減少康復(fù)所需的人工成本,同時(shí)外骨骼還能對(duì)個(gè)體差異性進(jìn)行適應(yīng)。下肢康復(fù)訓(xùn)練過程中,不僅可以幫助患者進(jìn)行減重步態(tài)訓(xùn)練,減輕患者疼痛,還可以提高重復(fù)率和訓(xùn)練時(shí)長。本文設(shè)計(jì)了一套單側(cè)下肢外骨骼系統(tǒng),通過測(cè)量的健肢運(yùn)動(dòng)信息預(yù)測(cè)患肢步態(tài)軌跡,從而指導(dǎo)外骨骼輔助患肢運(yùn)動(dòng),同時(shí)設(shè)計(jì)的外骨骼還能減輕患者在步態(tài)訓(xùn)練過程中的關(guān)節(jié)力。通過對(duì)人體下肢運(yùn)動(dòng)機(jī)理的研究,針對(duì)單側(cè)肢體運(yùn)動(dòng)障礙的偏癱患者設(shè)計(jì)了一種用于患肢步態(tài)訓(xùn)練的主動(dòng)型內(nèi)側(cè)下肢外骨骼機(jī)構(gòu)。以人體左右運(yùn)動(dòng)相似性為理論基礎(chǔ),提出了“健肢教患肢”的控制策略;開發(fā)了一套基于慣性傳感器的實(shí)時(shí)步態(tài)測(cè)量系統(tǒng)以獲得健肢實(shí)時(shí)步態(tài)數(shù)據(jù);提出了一種基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的步態(tài)分相方法,利用足底壓力與模糊分相方法得到的相位數(shù)據(jù)進(jìn)行離線訓(xùn)練得到神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型,通過實(shí)時(shí)測(cè)量健肢關(guān)節(jié)角度數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)對(duì)患肢軌跡的實(shí)時(shí)預(yù)測(cè)。以外骨骼機(jī)械機(jī)構(gòu)為平臺(tái)搭建了基于嵌入式控制器的伺服驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)將控制策略具現(xiàn),該系統(tǒng)基于步態(tài)分相模型得到的患肢預(yù)測(cè)軌跡,通過串級(jí)PID控制電機(jī)驅(qū)動(dòng)外骨骼完成“健肢教患肢”控制,實(shí)現(xiàn)了利用健肢的運(yùn)動(dòng)信息指導(dǎo)外骨骼輔助患肢步態(tài)運(yùn)動(dòng)的功能。最后,基于設(shè)計(jì)的外骨骼原型系統(tǒng)進(jìn)行了患肢在線跟蹤實(shí)驗(yàn)和減重步態(tài)實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證外骨骼系統(tǒng)的功能,實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了“健肢教患肢”的可行性,外骨骼的減重效果。
【學(xué)位單位】：華中科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：TP242
【部分圖文】：

骨骼機(jī)器人又根據(jù)其作用范圍不同可以分為全下肢助力外骨骼和關(guān)節(jié)下肢助力骼；康復(fù)外骨骼[15]可對(duì)功能障礙患者進(jìn)行運(yùn)動(dòng)輔助和康復(fù)治療�？祻�(fù)訓(xùn)練外骨骼神經(jīng)康復(fù)治療，智能化感知和控制以及人體工程學(xué)，通過系統(tǒng)的分析和研究，提能治療方面的臨床康復(fù)效果。根據(jù)其工作方式的不同，康復(fù)外骨骼可分成固定式外骨骼和移動(dòng)式康復(fù)外骨骼，而移動(dòng)式康復(fù)外骨骼又有全下肢和部分下肢康復(fù)骼之分。1） 固定式康復(fù)外骨骼下肢康復(fù)機(jī)器人 Lokomat[16]是由 Hocoma 醫(yī)療器械公司研究和開發(fā)生產(chǎn)的康練設(shè)備。這款固定式康復(fù)訓(xùn)練外骨骼主要由智能化的步態(tài)矯正器、舒適的體重支統(tǒng)和可調(diào)節(jié)的跑臺(tái)組成（如圖 1.1 所示）。Lokomat 機(jī)器人會(huì)根據(jù)患者使用機(jī)器行為，耐力，人機(jī)交互和運(yùn)動(dòng)時(shí)間等方面對(duì)患者進(jìn)行評(píng)估，為患者智能化制定一合患者的康復(fù)治療方案。即：機(jī)器人會(huì)對(duì)患者的運(yùn)動(dòng)方式和運(yùn)動(dòng)軌跡進(jìn)行觀察[17照患者的運(yùn)動(dòng)范式為患者提供輔助，這樣機(jī)器人就可以根據(jù)不同人群的不同特節(jié)訓(xùn)練參數(shù)，適應(yīng)不同患者[18][19]。并且已經(jīng)收到了最廣泛的臨床評(píng)估[20][21][22]

圖 1.2.LOPES 康復(fù)外骨骼ALEX[25]是一種具有 12 個(gè)主動(dòng)自由度的雙腿外骨骼。這臺(tái)高度集成的多功能設(shè)備，可以用于測(cè)試步態(tài)訓(xùn)練中人體的各種機(jī)能參數(shù)，以確定如何最好地提供康復(fù)效果。ALEX 的基本特征之一是能夠根據(jù)腳的軌跡誤差來控制腳部的力量[26]。 目前研究者使用 ALEX III[27]進(jìn)行了各種研究，以探究使用力反饋、視覺反饋和音頻反饋的組合來對(duì)人類受試者進(jìn)行步態(tài)訓(xùn)練的可行性[28]（如圖 1.3 所示）。

圖 1.2.LOPES 康復(fù)外骨骼ALEX[25]是一種具有 12 個(gè)主動(dòng)自由度的雙腿外骨骼。這臺(tái)高度集成的多功能設(shè)備，可以用于測(cè)試步態(tài)訓(xùn)練中人體的各種機(jī)能參數(shù)，以確定如何最好地提供康復(fù)效果。ALEX 的基本特征之一是能夠根據(jù)腳的軌跡誤差來控制腳部的力量[26]。 目前研究者使用 ALEX III[27]進(jìn)行了各種研究，以探究使用力反饋、視覺反饋和音頻反饋的組合來對(duì)人類受試者進(jìn)行步態(tài)訓(xùn)練的可行性[28]（如圖 1.3 所示）。
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本文編號(hào)：2871888