人體上肢具備強(qiáng)大的取物能力和復(fù)雜的協(xié)調(diào)能力,在日常生活中有不可或缺的作用。由腦卒中引起的上肢運(yùn)動(dòng)功能障礙極大地?fù)p害了人體上肢正常功能,嚴(yán)重影響患者正常生活。隨著腦卒中患病人數(shù)逐年上升,傳統(tǒng)上肢康復(fù)治療方案無(wú)法保證康復(fù)的高效性和持續(xù)性,上肢康復(fù)機(jī)器人為上肢康復(fù)提供了新的方法和思路。本文圍繞一款外骨骼式康復(fù)機(jī)器人展開(kāi),針對(duì)其控制系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)研究,主要工作如下:（1）確定康復(fù)機(jī)器人總體方案:基于人體上肢關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)學(xué)分析設(shè)計(jì)康復(fù)機(jī)器人機(jī)械結(jié)構(gòu),根據(jù)康復(fù)機(jī)器人性能需求選型搭建硬件控制平臺(tái),按照現(xiàn)代軟件工程學(xué)要求設(shè)計(jì)研發(fā)控制軟件。（2）基于人體感覺(jué)模型提出人體上肢內(nèi)部坐標(biāo)和外部坐標(biāo),根據(jù)人體上肢自然運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù),使用多輸出支持向量回歸建立內(nèi)外坐標(biāo)協(xié)調(diào)關(guān)系,進(jìn)一步提出符合人體上肢運(yùn)動(dòng)規(guī)律的康復(fù)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)逆解算法。（3）根據(jù)所得逆解算法,結(jié)合上肢康復(fù)訓(xùn)練醫(yī)學(xué)理論和臨床方案,提出患者被動(dòng)、患者主動(dòng)、ADL三種康復(fù)訓(xùn)練策略。（4）設(shè)計(jì)多種實(shí)驗(yàn)方案對(duì)所得康復(fù)機(jī)器人總體可用性與穩(wěn)定性、運(yùn)動(dòng)學(xué)逆解準(zhǔn)確性與實(shí)時(shí)性以及三種康復(fù)策略實(shí)用性進(jìn)行分析評(píng)價(jià),證明了康復(fù)機(jī)器人的設(shè)計(jì)研發(fā)滿足臨床康復(fù)醫(yī)學(xué)需求。本文所做研究工作在康復(fù)... 

【文章來(lái)源】：華中科技大學(xué)湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁(yè)數(shù)】：83 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

一款典型外骨骼式上肢康復(fù)機(jī)器人

圖 1.4 第一臺(tái)上肢康復(fù)機(jī)器人 MIT-MANUS2000 年，Lum 聯(lián)合斯坦福大學(xué)，經(jīng)過(guò)一系列臨床實(shí)驗(yàn)和改進(jìn)之后，最終基于PUMA-560 六自由度工業(yè)機(jī)器人研制了上肢康復(fù)機(jī)器人 MIME（Mirror-ImageMotioEnabler）[37]。MIME 在前臂處配置了六維力傳感器，用于識(shí)別人體上肢運(yùn)動(dòng)意圖。并且配置了力矩傳感器、機(jī)械限位開(kāi)關(guān)等用于保證裝置的安全性。在更加優(yōu)良的硬件支持下，MIME 具備了多達(dá)四種康復(fù)模式，并且對(duì)兩側(cè)患肢都能夠進(jìn)行康復(fù)訓(xùn)練。另外，MIME 末端執(zhí)行器能夠在三維空間中運(yùn)動(dòng)，相比于 MIT-NAMUS，MIME 在上肢康復(fù)治療上具備了更好的性能和更全面的功能。一系列實(shí)驗(yàn)也證明，MIME 能夠?qū)颊呱现\(yùn)動(dòng)功能起到一定的恢復(fù)作用[38]。但是 MIME 仍是一款基于末端導(dǎo)引原理的康復(fù)機(jī)器人，沒(méi)有機(jī)構(gòu)能夠與人體上肢節(jié)段相匹配，所以在使用時(shí)無(wú)法完全控制患者上肢的姿態(tài)[36]。

圖 1.4 第一臺(tái)上肢康復(fù)機(jī)器人 MIT-MANUS2000 年，Lum 聯(lián)合斯坦福大學(xué)，經(jīng)過(guò)一系列臨床實(shí)驗(yàn)和改進(jìn)之后，最終基于PUMA-560 六自由度工業(yè)機(jī)器人研制了上肢康復(fù)機(jī)器人 MIME（Mirror-ImageMotioEnabler）[37]。MIME 在前臂處配置了六維力傳感器，用于識(shí)別人體上肢運(yùn)動(dòng)意圖。并且配置了力矩傳感器、機(jī)械限位開(kāi)關(guān)等用于保證裝置的安全性。在更加優(yōu)良的硬件支持下，MIME 具備了多達(dá)四種康復(fù)模式，并且對(duì)兩側(cè)患肢都能夠進(jìn)行康復(fù)訓(xùn)練。另外，MIME 末端執(zhí)行器能夠在三維空間中運(yùn)動(dòng)，相比于 MIT-NAMUS，MIME 在上肢康復(fù)治療上具備了更好的性能和更全面的功能。一系列實(shí)驗(yàn)也證明，MIME 能夠?qū)颊呱现\(yùn)動(dòng)功能起到一定的恢復(fù)作用[38]。但是 MIME 仍是一款基于末端導(dǎo)引原理的康復(fù)機(jī)器人，沒(méi)有機(jī)構(gòu)能夠與人體上肢節(jié)段相匹配，所以在使用時(shí)無(wú)法完全控制患者上肢的姿態(tài)[36]。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]我國(guó)腦卒中防治仍面臨巨大挑戰(zhàn)——《中國(guó)腦卒中防治報(bào)告2018》概要[J]. 王隴德,劉建民,楊弋,彭斌,王伊龍.  中國(guó)循環(huán)雜志. 2019(02)
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博士論文
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[2]基于sEMG信號(hào)的外骨骼式機(jī)器人上肢康復(fù)系統(tǒng)研究[D]. 李慶玲.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2009

碩士論文
[1]上肢外骨骼康復(fù)機(jī)器人的控制系統(tǒng)與軟件設(shè)計(jì)[D]. 程小為.華中科技大學(xué) 2017
[2]復(fù)現(xiàn)人體上肢運(yùn)動(dòng)協(xié)同特性的外骨骼康復(fù)機(jī)器人設(shè)計(jì)[D]. 王婷.華中科技大學(xué) 2016
[3]下肢外骨骼康復(fù)機(jī)器人控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與研究[D]. 麻天照.電子科技大學(xué) 2015
[4]肘關(guān)節(jié)康復(fù)訓(xùn)練裝置的研究[D]. 楊明.華中科技大學(xué) 2008



本文編號(hào)：3119937