肘關(guān)節(jié)的運(yùn)動在日常生活中發(fā)揮了較大作用,對肘關(guān)節(jié)有運(yùn)動障礙的患者進(jìn)行康復(fù)訓(xùn)練非常關(guān)鍵。外骨骼康復(fù)機(jī)器人因其康復(fù)效果好、成本低廉的特點(diǎn)最近得到了社會的關(guān)注和認(rèn)可。本課題從結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和康復(fù)策略出發(fā),進(jìn)行了基于肌電信號變阻抗控制的肘關(guān)節(jié)康復(fù)外骨骼的系統(tǒng)研究。課題研究內(nèi)容主要包括肘關(guān)節(jié)外骨骼機(jī)器人的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),s EMG-人體阻抗建模研究,主被動康復(fù)控制策略以及相應(yīng)的仿真實(shí)驗(yàn)。通過人體肘關(guān)節(jié)的解剖學(xué)、生物力學(xué)和臨床案例分析,明確了肘關(guān)節(jié)康復(fù)外骨骼的設(shè)計(jì)要求。考慮人機(jī)耦合狀態(tài),設(shè)計(jì)了三自由度外骨骼的結(jié)構(gòu)和傳動方式。其中,針對人機(jī)軸線錯位問題設(shè)計(jì)了錯位補(bǔ)償機(jī)構(gòu),補(bǔ)償了軸線錯位和軸線偏斜的問題,保證外骨骼輕便易穿戴、尺寸可調(diào)且傳動柔順,完成了樣機(jī)研制。完成了基于肌電信號的人體阻抗建模研究。建立上肢的參考肌肉激活模型、肌肉收縮模型和簡化的肌肉骨骼模型,搭建測量s EMG信號、關(guān)節(jié)角度、力矩多源信息的實(shí)驗(yàn)平臺,設(shè)計(jì)測量實(shí)驗(yàn)提取了肘關(guān)節(jié)剛度信息。通過剛度信息進(jìn)行了肌肉骨骼模型的剛度趨勢參數(shù)辨識,多關(guān)節(jié)角度重復(fù)實(shí)驗(yàn),進(jìn)行了模型校正,建立了基于肌電信號的關(guān)節(jié)剛度模型。針對肘關(guān)節(jié)的不同康復(fù)階段,進(jìn)行了肘關(guān)節(jié)康復(fù)機(jī)器... 

【文章來源】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)黑龍江省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數(shù)】：83 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

MIT-Manus上肢康復(fù)型機(jī)器人羅馬尼亞的Erwin-ChristianLovasz為方便宇航員進(jìn)行機(jī)械臂遙操作研制了一

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工程碩士學(xué)位論文-3-進(jìn)行牽引，完成康復(fù)訓(xùn)練。該機(jī)器人應(yīng)用阻抗控制，末端點(diǎn)能夠帶動患肢實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)、柔順的運(yùn)動，同時運(yùn)動過程中的速度和力信息能準(zhǔn)確地被記錄下來[16]。圖1-1MIT-Manus上肢康復(fù)型機(jī)器人羅馬尼亞的Erwin-ChristianLovasz為方便宇航員進(jìn)行機(jī)械臂遙操作研制了一款力覺反饋肘關(guān)節(jié)外骨骼機(jī)器人，力覺肘關(guān)節(jié)外骨骼模塊控制機(jī)器人的運(yùn)動，并對操作者反饋觸覺。如圖1-2所示，肘關(guān)節(jié)模塊包括安裝在肘外骨骼連接板上的兩個可調(diào)支架，支架固定在手臂和前臂上。外骨骼電位計(jì)獲得關(guān)節(jié)角度，直流伺服電動機(jī)提供力反饋[17]。a)外骨骼模型圖b)外骨骼實(shí)物圖圖1-2觸覺反饋肘關(guān)節(jié)外骨骼機(jī)器人意大利比薩大學(xué)的NicolaVitiello研制了一款肘關(guān)節(jié)康復(fù)外骨骼NEUROExos如圖1-3所示，NEUROExos主要用于中風(fēng)后的上肢康復(fù)，首先，外骨骼由雙層殼體組成，傳動方式是繩索傳動，能夠?yàn)榛颊咛峁┮粋�舒適的穿戴環(huán)境；其次，外骨骼具有一連桿機(jī)構(gòu)在運(yùn)動中被動匹配機(jī)器人回轉(zhuǎn)中心與人體肘關(guān)節(jié)回轉(zhuǎn)中心；最后，提供兩種不同的被動和主動的康復(fù)方案，在被動控制模式下，患者不能自主運(yùn)動，所以在康復(fù)初期機(jī)器人應(yīng)該為患者提供動力，要求機(jī)器人具有較高的關(guān)節(jié)阻抗，當(dāng)受試者能夠控制肢體的一些動作時應(yīng)用主動控制模式，此時機(jī)器人顯示為零阻抗特性[18]。a)外骨骼側(cè)面圖b)外骨骼正面圖圖1-3肘關(guān)節(jié)康復(fù)外骨骼NEUROExos

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工程碩士學(xué)位論文-3-進(jìn)行牽引，完成康復(fù)訓(xùn)練。該機(jī)器人應(yīng)用阻抗控制，末端點(diǎn)能夠帶動患肢實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)、柔順的運(yùn)動，同時運(yùn)動過程中的速度和力信息能準(zhǔn)確地被記錄下來[16]。圖1-1MIT-Manus上肢康復(fù)型機(jī)器人羅馬尼亞的Erwin-ChristianLovasz為方便宇航員進(jìn)行機(jī)械臂遙操作研制了一款力覺反饋肘關(guān)節(jié)外骨骼機(jī)器人，力覺肘關(guān)節(jié)外骨骼模塊控制機(jī)器人的運(yùn)動，并對操作者反饋觸覺。如圖1-2所示，肘關(guān)節(jié)模塊包括安裝在肘外骨骼連接板上的兩個可調(diào)支架，支架固定在手臂和前臂上。外骨骼電位計(jì)獲得關(guān)節(jié)角度，直流伺服電動機(jī)提供力反饋[17]。a)外骨骼模型圖b)外骨骼實(shí)物圖圖1-2觸覺反饋肘關(guān)節(jié)外骨骼機(jī)器人意大利比薩大學(xué)的NicolaVitiello研制了一款肘關(guān)節(jié)康復(fù)外骨骼NEUROExos如圖1-3所示，NEUROExos主要用于中風(fēng)后的上肢康復(fù)，首先，外骨骼由雙層殼體組成，傳動方式是繩索傳動，能夠?yàn)榛颊咛峁┮粋�舒適的穿戴環(huán)境；其次，外骨骼具有一連桿機(jī)構(gòu)在運(yùn)動中被動匹配機(jī)器人回轉(zhuǎn)中心與人體肘關(guān)節(jié)回轉(zhuǎn)中心；最后，提供兩種不同的被動和主動的康復(fù)方案，在被動控制模式下，患者不能自主運(yùn)動，所以在康復(fù)初期機(jī)器人應(yīng)該為患者提供動力，要求機(jī)器人具有較高的關(guān)節(jié)阻抗，當(dāng)受試者能夠控制肢體的一些動作時應(yīng)用主動控制模式，此時機(jī)器人顯示為零阻抗特性[18]。a)外骨骼側(cè)面圖b)外骨骼正面圖圖1-3肘關(guān)節(jié)康復(fù)外骨骼NEUROExos

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]便攜式外骨骼肘關(guān)節(jié)康復(fù)訓(xùn)練裝置的設(shè)計(jì)及測試[J]. 梅釗,何龍文,吳磊,簡卓.  中國康復(fù)醫(yī)學(xué)雜志. 2015(11)
[2]腦卒中后上肢功能康復(fù)研究進(jìn)展[J]. 何雯,王凱.  中國康復(fù)理論與實(shí)踐. 2014(04)
[3]康復(fù)訓(xùn)練在肘關(guān)節(jié)骨折術(shù)后的應(yīng)用[J]. 趙烽,張武,李甲岳,張仲子.  西部醫(yī)學(xué). 2013(08)
[4]肘關(guān)節(jié)骨折術(shù)后的康復(fù)訓(xùn)練[J]. 張開榮,趙烽,張仲子.  吉林醫(yī)學(xué). 2012(22)
[5]老年腦卒中患者的康復(fù)需求及影響因素分析[J]. 沈設(shè)芬,李瑛,毛云英,金白梅,王超群.  護(hù)士進(jìn)修雜志. 2012(09)
[6]腦卒中的康復(fù)治療進(jìn)展[J]. 楊紅專.  中外醫(yī)療. 2011(02)
[7]氣動人工肌肉的發(fā)展趨勢與研究現(xiàn)狀[J]. 陶國良,謝建蔚,周洪.  機(jī)械工程學(xué)報(bào). 2009(10)

博士論文
[1]套索傳動七自由度上肢外骨骼機(jī)器人系統(tǒng)研究[D]. 肖飛云.合肥工業(yè)大學(xué) 2018
[2]基于sEMG信號的外骨骼式機(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]基于sEMG的人體臂手剛度預(yù)測及仿人手變阻抗控制研究[D]. 王晨亮.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2018
[2]下肢康復(fù)機(jī)器人的設(shè)計(jì)及控制策略研究[D]. 李曉飛.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2016
[3]肘腕關(guān)節(jié)康復(fù)機(jī)器人研制[D]. 王曉倩.燕山大學(xué) 2015



本文編號：3292847