發(fā)布時(shí)間：2022-01-23 12:22

　　腦血管疾病和偏癱疾病的患者隨著人口老齡化的加劇而逐年增多,他們的生活和工作受到了嚴(yán)重的影響,同時(shí)醫(yī)生患者數(shù)量缺口較大,運(yùn)用康復(fù)機(jī)器人來輔助患者完成訓(xùn)練成為大勢所趨。康復(fù)機(jī)器人幫助患者進(jìn)行平穩(wěn)的肢體康復(fù)運(yùn)動(dòng),能夠促進(jìn)腦部受損神經(jīng)和肢體聯(lián)系的建立,對康復(fù)機(jī)器人的控制方法和系統(tǒng)的研究在醫(yī)學(xué)康復(fù)中具有廣闊的科研價(jià)值和良好的社會效應(yīng)。針對偏癱前后期患者的手臂康復(fù)需要,本文基于7自由度Barrett-WAM機(jī)器人設(shè)計(jì)了針對性的被動(dòng)、主動(dòng)康復(fù)訓(xùn)練方法。對于被動(dòng)康復(fù)訓(xùn)練中因手抖或者機(jī)器摩擦而引起的控制系統(tǒng)擾動(dòng),采用模糊逼近的方法求取擾動(dòng)量,并在系統(tǒng)中增加相應(yīng)的魯棒項(xiàng)進(jìn)行消除進(jìn)而保證系統(tǒng)的柔順性,之后通過Lyapunov函數(shù)證明了算法的穩(wěn)定性,最后運(yùn)用Barrett-WAM機(jī)器人輔助受試者完成垂直平面和水平平面的被動(dòng)康復(fù)實(shí)驗(yàn),從實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明了該方法的有效性。在康復(fù)訓(xùn)練的后期,提出了結(jié)合患者運(yùn)動(dòng)意圖的變結(jié)構(gòu)補(bǔ)償?shù)哪：杩箍刂品椒?運(yùn)動(dòng)意圖和動(dòng)作的識別通過采集處理手臂肌電信號來完成。本文設(shè)計(jì)了“肘部屈/伸”,“手腕內(nèi)扣/外展”和“手臂內(nèi)旋/外旋”的六種手臂動(dòng)作,將采集到的手臂肌電信號進(jìn)行預(yù)處理和特征提取,并... 

【文章來源】：南昌大學(xué)江西省 211工程院校

【文章頁數(shù)】：83 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖１．２?ＭＩＭＥ?Ｉ：肢康復(fù)機(jī)器人??美國斯坦福大學(xué)基于工業(yè)機(jī)器人ＰＵＭＡ５６０研發(fā)了康復(fù)機(jī)器人ＭＩＭＩＥ［ｌＱ１，??１．２，三，一三、??

。２００６年，瑞士皇家理工學(xué)院研發(fā)了?６－ＤＯＦ上肢康復(fù)機(jī)器人??ＡＲＭｉｎＰＩ，如圖所示１．３（ｂ），該團(tuán)隊(duì)注重任務(wù)導(dǎo)向的重復(fù)運(yùn)動(dòng)來幫助患者恢復(fù)受??損祌經(jīng)，采用外骨骼結(jié)構(gòu)系統(tǒng)和阻抗導(dǎo)納控制技術(shù)來協(xié)助患者完成肩關(guān)節(jié)和大??臂的內(nèi)／外旋、垂直／水平運(yùn)動(dòng)。之后研發(fā)更新了上肢康復(fù)機(jī)器人ＡＲＭｉｎｌｌ，如圖??所示１．３（ｃ），該機(jī)器人有預(yù)設(shè)運(yùn)動(dòng)治療模式和游戲運(yùn)動(dòng)治療模式，輔助患者實(shí)現(xiàn)??上臂／水平垂直運(yùn)動(dòng)、肩關(guān)節(jié)內(nèi)／外旋；肩部屈／伸和腕關(guān)節(jié)屈／伸運(yùn)動(dòng)。??（ａ）?（ｂ）?（ｃ）??圖１．３上肢康復(fù)機(jī)器人??２００７年，美國加州大學(xué)研發(fā)設(shè)計(jì)了?４－ＤＯＦ上肢外骨骼康復(fù)機(jī)器人ＢＯＮＥＳ，??如圖所示１．４（ａ），該機(jī)器人由兩根滑動(dòng)連桿、并聯(lián)線路和氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)組成，氣動(dòng)??執(zhí)行機(jī)通過滑動(dòng)連桿帶動(dòng)手臂完成較大運(yùn)動(dòng)范圍的屈／伸以及肘部的彎曲／伸展，??同時(shí)具有低慣性的優(yōu)點(diǎn)，可以不依靠外界軸承完成大臂的屈伸和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)Ｐｉ。??２０１２年，日本佐賀大學(xué)的Ｋ．Ｋｉｇｕｃｈｉ科研團(tuán)隊(duì)研發(fā)了基于肌電信號（ｓＥＭＧ）的??上肢外骨骼康復(fù)機(jī)器人，如圖所示１．４（ｂ），它的優(yōu)勢在于根據(jù)患者的肌電信號和??人體意識的融合生理信息制定不同功率的控制方法，運(yùn)用了自適應(yīng)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)與??模糊控制結(jié)合的控制思路，通過采集患肢屈仲過程中ｓＥＭＧ信號變化識別患肢??運(yùn)動(dòng)意圖，并將其模糊矩陣處理修正，保證實(shí)施針對性的機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制方法，??實(shí)驗(yàn)證明具有良好的康復(fù)效果［１６］。２０１６年，波蘭熱舒夫技術(shù)大學(xué)設(shè)計(jì)了結(jié)合ＶＲ??（虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)）的上肢康復(fù)機(jī)器人，如圖所示１．４（ｃ），機(jī)器人系統(tǒng)擁有患肢病??情診斷、被動(dòng)／主動(dòng)康復(fù)訓(xùn)練和病情反饋的功能，設(shè)有虛擬游戲和虛擬治療

?第１章緒論???：：＊１３??（ａ）?（ｂ）?（ｃ）??圖１．４國外上肢康復(fù)機(jī)器人??荷蘭屯頓大學(xué)研究團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)了?７自由度的上肢康復(fù)機(jī)器人ＬＩＭＰＡＣＴ，該機(jī)??器人兼顧了康復(fù)訓(xùn)練理論和柔順的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，運(yùn)用高功率特性的液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)??機(jī)械連桿運(yùn)動(dòng)，機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)結(jié)構(gòu)采用了模擬人骨骼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，能夠輔助患者完??成不同難度運(yùn)動(dòng)軌跡的康復(fù)訓(xùn)練，實(shí)驗(yàn)證明了其有效性［１８］。日本研宄團(tuán)隊(duì)研發(fā)??的Ｍｕｓｃｌｅ?Ｓｕｉｔ機(jī)器人側(cè)重于肢體功能的增強(qiáng)，運(yùn)用了電機(jī)驅(qū)動(dòng)輔助患者完成力??學(xué)屈肘、旋肩膀的康復(fù)訓(xùn)練動(dòng)作，運(yùn)用了模糊ｐｉｄ控制的結(jié)構(gòu)肌肉控制的方法，??最終實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明肢體和背部力量得到了一定的恢復(fù)［１９＿２（）｜。??丹麥奧爾大學(xué)Ｂａｉ研究團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)了一種交互力和物理模型結(jié)構(gòu)高度模擬人??體的肩關(guān)節(jié)外骨骼機(jī)器人，針對肩關(guān)節(jié)的康復(fù)訓(xùn)練實(shí)驗(yàn)研發(fā)了仿真平臺，并設(shè)??定了不同軌跡的實(shí)驗(yàn)，仿真中人體肌肉骨骼和機(jī)械骨骼的吻合程度到達(dá)了?９５％，??實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明可以促進(jìn)神經(jīng)導(dǎo)通的重新建立。之后保持在球面肩關(guān)節(jié)恢復(fù)機(jī)制??下改進(jìn)機(jī)械結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)了相互連接的雙邊平行四邊形的連桿機(jī)構(gòu)，該機(jī)器人擁??有４個(gè)自由度，康復(fù)訓(xùn)練時(shí)患肢移動(dòng)地更加自由舒適，在控制算法中運(yùn)用了導(dǎo)??納阻抗控制技術(shù)，實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了該機(jī)器人輔助完成肩關(guān)節(jié)訓(xùn)練效果良好ｆ２１＿２３ｊ。??１．２．２國內(nèi)發(fā)展及研究現(xiàn)狀??我國對康復(fù)機(jī)器人的研究起步比較晚，在技術(shù)和思路上與發(fā)達(dá)國家存在一??定的差距。在國家大力發(fā)展科技創(chuàng)新人才創(chuàng)新的背景和相關(guān)國家基金和政策的??支持以及科研人員的不懈努力下，國內(nèi)也研發(fā)了多種類型的康復(fù)機(jī)器人。目前??這些研宄成果集中于清華大學(xué)、哈爾濱工業(yè)大學(xué)、上海交通

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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博士論文
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本文編號：3604340