隨著社會(huì)老齡化程度的不斷提高,因腦卒中等造成的手部功能障礙患者的數(shù)量逐年增加。手是人體的重要組成部分,手部功能損傷將嚴(yán)重影響患者的正常生活。手指康復(fù)機(jī)器人可通過彎曲和伸展幫助手部偏癱患者進(jìn)行手部運(yùn)動(dòng)功能康復(fù),使患者早日回到正常的社會(huì)生活。針對(duì)手指偏癱患者的手部功能康復(fù)需求,本文設(shè)計(jì)了一種面向手指對(duì)稱康復(fù)的近同步控制系統(tǒng)。將Leap Motion控制器的角度采集系統(tǒng)實(shí)時(shí)采集的手指姿態(tài)數(shù)據(jù)用于訓(xùn)練遺傳算法優(yōu)化的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò),得出的手指姿態(tài)預(yù)測結(jié)果驅(qū)動(dòng)手指康復(fù)機(jī)器人進(jìn)行動(dòng)作,幫助手指偏癱患者完成手指的對(duì)稱動(dòng)作,以恢復(fù)殘疾手指的運(yùn)動(dòng)功能。本文成功研制出了實(shí)驗(yàn)樣機(jī),并對(duì)各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行測試,達(dá)到了如下指標(biāo):對(duì)稱動(dòng)作恢復(fù)準(zhǔn)確度達(dá)到了 95%以上;姿態(tài)預(yù)測準(zhǔn)確度達(dá)到了 96%以上;上、下位機(jī)姿態(tài)解算至動(dòng)作執(zhí)行的延時(shí)控制在1s以內(nèi)。實(shí)驗(yàn)樣機(jī)系統(tǒng)滿足各項(xiàng)設(shè)計(jì)指標(biāo),達(dá)到預(yù)期效果。首先,本文設(shè)計(jì)了“三指”機(jī)械手結(jié)構(gòu)的手指康復(fù)機(jī)器人執(zhí)行機(jī)構(gòu)。該機(jī)構(gòu)包含大拇指、食指和中指三個(gè)機(jī)械結(jié)構(gòu),共6個(gè)自由度。這種設(shè)計(jì)保證手掌能夠在完成正常手90%動(dòng)作的前提下,簡化控制策略,快速完成對(duì)稱康復(fù)動(dòng)作。同時(shí)大幅度減輕機(jī)械手重量,提升... 

【文章來源】：南昌大學(xué)江西省 211工程院校

【文章頁數(shù)】：69 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

圖１．２?Ｐａｎａｇｉｏｔｉｓ?Ｐｏｌｙｇｅｒｉｎｏｓ等研制的柔性手指康復(fù)裝置??２０１６年，美國芝加哥伊利諾伊大學(xué)的研究人員設(shè)計(jì)了一種手指康復(fù)裝置［１７］，??

?第１章引言???該裝置可以緩慢移動(dòng)電纜（電纜位移為４ｍｍ／ｓ或更小）以緩解由于拉伸引起的??任何痙攣響應(yīng)。在主動(dòng)訓(xùn)練模式中，可以實(shí)施比例－積分－微分（ＰＩＤ）閉環(huán)控制??器，以便每個(gè)線性電動(dòng)機(jī)提供恒定的伸展力。何該裝置所需的康復(fù)周期較長。??圖１．３芝加哥伊利諾伊大學(xué)研制的手指康復(fù)裝置??２０１８年，日本的慶應(yīng)大學(xué)研發(fā)了一款單驅(qū)動(dòng)手指外骨骼康復(fù)機(jī)器人［〗８］，如??圖１．４所示。該康復(fù)裝置由直線電動(dòng)機(jī)、編碼器、滑塊連接器、軟線、壓力傳感??器、手部外骨骼等構(gòu)成。其采用的是雙邊控制策略，使用者在進(jìn)行康復(fù)訓(xùn)練時(shí)，??可用健側(cè)手在人機(jī)交互界面上控制主系統(tǒng)，力傳感器和編碼器將力信息和位置??信息傳送至從系統(tǒng)中，從系統(tǒng)通過軟線控制外骨骼結(jié)構(gòu)帶動(dòng)患側(cè)手指進(jìn)行康復(fù)??運(yùn)動(dòng)。該手指康復(fù)裝置的優(yōu)點(diǎn)是其柔性機(jī)構(gòu)使患者在康復(fù)過程中更具舒適性，且??外骨骼架構(gòu)較為輕便，重量輕。但該裝置只能對(duì)一個(gè)手指進(jìn)行康復(fù)訓(xùn)練，應(yīng)用面??不夠廣泛。??圖１．４日本慶應(yīng)大學(xué)研制的單驅(qū)動(dòng)手指外骨骼康復(fù)裝置??１．２．２國內(nèi)研究現(xiàn)狀??我國探索康復(fù)機(jī)器人的歷史較短，因而研宄技術(shù)還落后于發(fā)達(dá)國家。目前國??４??

?第１章引言???該裝置可以緩慢移動(dòng)電纜（電纜位移為４ｍｍ／ｓ或更�。┮跃徑庥捎诶煲鸬�??任何痙攣響應(yīng)。在主動(dòng)訓(xùn)練模式中，可以實(shí)施比例－積分－微分（ＰＩＤ）閉環(huán)控制??器，以便每個(gè)線性電動(dòng)機(jī)提供恒定的伸展力。何該裝置所需的康復(fù)周期較長。??圖１．３芝加哥伊利諾伊大學(xué)研制的手指康復(fù)裝置??２０１８年，日本的慶應(yīng)大學(xué)研發(fā)了一款單驅(qū)動(dòng)手指外骨骼康復(fù)機(jī)器人［〗８］，如??圖１．４所示。該康復(fù)裝置由直線電動(dòng)機(jī)、編碼器、滑塊連接器、軟線、壓力傳感??器、手部外骨骼等構(gòu)成。其采用的是雙邊控制策略，使用者在進(jìn)行康復(fù)訓(xùn)練時(shí)，??可用健側(cè)手在人機(jī)交互界面上控制主系統(tǒng)，力傳感器和編碼器將力信息和位置??信息傳送至從系統(tǒng)中，從系統(tǒng)通過軟線控制外骨骼結(jié)構(gòu)帶動(dòng)患側(cè)手指進(jìn)行康復(fù)??運(yùn)動(dòng)。該手指康復(fù)裝置的優(yōu)點(diǎn)是其柔性機(jī)構(gòu)使患者在康復(fù)過程中更具舒適性，且??外骨骼架構(gòu)較為輕便，重量輕。但該裝置只能對(duì)一個(gè)手指進(jìn)行康復(fù)訓(xùn)練，應(yīng)用面??不夠廣泛。??圖１．４日本慶應(yīng)大學(xué)研制的單驅(qū)動(dòng)手指外骨骼康復(fù)裝置??１．２．２國內(nèi)研究現(xiàn)狀??我國探索康復(fù)機(jī)器人的歷史較短，因而研宄技術(shù)還落后于發(fā)達(dá)國家。目前國??４??


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