隨著國內(nèi)老齡化加重,物質(zhì)生活水平的的提高,腦卒中患者數(shù)量逐年上升并有年輕化的趨勢。腦卒中會損傷神經(jīng)系統(tǒng)進而導(dǎo)致患者運動功能障礙,偏癱甚至全癱。肢體運動功能障礙在傳統(tǒng)治療中,往往需要康復(fù)醫(yī)師對患者的運動功能受損部位進行康復(fù)訓(xùn)練,這在患病初期是十分重要的。但患者的增加使得醫(yī)療資源緊缺,康復(fù)醫(yī)師為患者康復(fù)訓(xùn)練的工作量增大。由于康復(fù)機器人具有節(jié)省人力,精度高且智能化的特點和廣闊的研究前景,關(guān)于使用康復(fù)機器人來代替醫(yī)生為患者進行康復(fù)訓(xùn)練的研究也越來越多。論文首先根據(jù)國內(nèi)外研究現(xiàn)狀總結(jié)康復(fù)機器人發(fā)展趨勢及現(xiàn)存問題。然后在康復(fù)理論基礎(chǔ)及外骨骼結(jié)構(gòu)方面分析了現(xiàn)有康復(fù)機器人樣機平臺的功能需求,并根據(jù)所基于的開源機器人項目平臺ROS的優(yōu)勢及缺點設(shè)計了易擴展、分布式且滿足實時性的康復(fù)機器人控制系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)。其中PC作為主控與機器人電機設(shè)備通過CAN總線通信,構(gòu)成分布式硬件架構(gòu),并采用CANopen的應(yīng)用協(xié)議保證總線通信的實時性。軟件控制系統(tǒng)搭載在PC端,整體分為非實時域與實時域。非實時域處于標(biāo)準(zhǔn)的Linux環(huán)境,運行基于ROS的非實時任務(wù)。包括基于Rviz所設(shè)計實現(xiàn)的GUI,作為接收用戶指令的交互入口并以三...

【文章頁數(shù)】：82 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 課題研究背景及意義
        1.1.1 研究背景
        1.1.2 研究意義
    1.2 上肢康復(fù)機器人的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 國外上肢康復(fù)機器人研究現(xiàn)狀
        1.2.2 國內(nèi)上肢康復(fù)機器人研究現(xiàn)狀
    1.3 機器人控制系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究現(xiàn)狀
    1.4 上肢康復(fù)機器人及機器人控制系統(tǒng)開發(fā)的發(fā)展趨勢及現(xiàn)存問題
    1.5 論文的主要內(nèi)容和組織結(jié)構(gòu)
第二章 肩關(guān)節(jié)康復(fù)機器人平臺分析及控制系統(tǒng)總體設(shè)計
    2.1 康復(fù)機器人基于的康復(fù)醫(yī)學(xué)理論
        2.1.1 神經(jīng)系統(tǒng)重塑理論
        2.1.2 人體肩關(guān)節(jié)解剖學(xué)分析
    2.2 肩關(guān)節(jié)康復(fù)機器人硬件平臺
    2.3 康復(fù)機器人控制系統(tǒng)方案設(shè)計
        2.3.1 康復(fù)機器人控制系統(tǒng)功能需求分析
        2.3.2 控制系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)
        2.3.3 控制系統(tǒng)軟件框架
    2.4 本章小結(jié)
第三章 基于ROS的實時操作系統(tǒng)平臺設(shè)計與實現(xiàn)
    3.1 基于ROS的操作系統(tǒng)平臺非實時行為的分析
        3.1.1 傳統(tǒng)基于ROS的操作系統(tǒng)非實時行為分析
        3.1.2 常用的實時操作系統(tǒng)平臺分析
    3.2 基于ROS的RT-Linux實時操作系統(tǒng)實現(xiàn)
        3.2.1 RT-Linux實時內(nèi)核操作系統(tǒng)工作原理
        3.2.2 RT-Linux實時內(nèi)核操作系統(tǒng)配置與實現(xiàn)
    3.3 實時進程間通信實現(xiàn)
        3.3.1 默認的ROS下進程間通信方式
        3.3.2 實時進程間通信的實現(xiàn)
        3.3.3 實時進程與非實時進程間通信
    3.4 康復(fù)機器人實時控制器
        3.4.1 運動控制器
        3.4.2 主站控制器
    3.5 系統(tǒng)實時性測試實驗
        3.5.1 系統(tǒng)響應(yīng)延遲的測試實驗
        3.5.2 進程間通信延遲測試實驗
    3.6 本章小結(jié)
第四章 面向肩關(guān)節(jié)的多模式康復(fù)訓(xùn)練方法
    4.1 康復(fù)機器人的肩關(guān)節(jié)康復(fù)訓(xùn)練模式分析
    4.2 基于圖形用戶交互界面的被動式康復(fù)訓(xùn)練模式
        4.2.1 被動康復(fù)訓(xùn)練圖形用戶交互界面
        4.2.2 康復(fù)機器人的運動學(xué)分析
        4.2.3 單/復(fù)合自由度康復(fù)訓(xùn)練運動規(guī)劃
    4.3 基于肩關(guān)節(jié)表面肌電信號的主動式康復(fù)訓(xùn)練
        4.3.1 基于表面肌電信號獲取運動意圖的方法
        4.3.2 肌電信號特征提取方法
        4.3.3 模式識別方法
        4.3.4 主被動切換的康復(fù)訓(xùn)練模式
        4.3.5 肩關(guān)節(jié)動作肌電采集實驗
        4.3.6 運動意圖分類識別實驗
    4.4 可動態(tài)調(diào)整助力的鏡像康復(fù)訓(xùn)練
        4.4.1 動態(tài)調(diào)節(jié)助力的鏡像康復(fù)訓(xùn)練控制算法設(shè)計
        4.4.2 肩關(guān)節(jié)力估計實驗
        4.4.3 鏡像康復(fù)訓(xùn)練實驗
    4.5 本章小結(jié)
第五章 總結(jié)與展望
    5.1 全文總結(jié)
    5.2 前景展望
參考文獻
附錄1 攻讀碩士學(xué)位期間撰寫的論文
附錄2 攻讀碩士學(xué)位期間申請的專利
附錄3 攻讀碩士學(xué)位期間參加的科研項目
致謝



本文編號：3847577