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(jìn)而導(dǎo)致患者運(yùn)動功能障礙,偏癱甚至全癱。肢體運(yùn)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(yùn)動功能受損部位進(jìn)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(jī)器人具有節(jié)省人力,精度高且智能化的特點(diǎn)和廣闊的研究前景,關(guān)于使用康復(fù)機(jī)器人來代替醫(yī)生為患者進(jìn)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(jī)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(jī)器人樣機(jī)平臺的功能需求,并根據(jù)所基于的開源機(jī)器人項(xiàng)目平臺ROS的優(yōu)勢及缺點(diǎn)設(shè)計(jì)了易擴(kuò)展、分布式且滿足實(shí)時(shí)性的康復(fù)機(jī)器人控制系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)。其中PC作為主控與機(jī)器人電機(jī)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(shí)時(shí)性。軟件控制系統(tǒng)搭載在PC端,整體分為非實(shí)時(shí)域與實(shí)時(shí)域。非實(shí)時(shí)域處于標(biāo)準(zhǔn)的Linux環(huán)境,運(yùn)行基于ROS的非實(shí)時(shí)任務(wù)。包括基于Rviz所設(shè)計(jì)實(shí)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(jī)器人的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 國外上肢康復(fù)機(jī)器人研究現(xiàn)狀
        1.2.2 國內(nèi)上肢康復(fù)機(jī)器人研究現(xiàn)狀
    1.3 機(jī)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(jī)器人及機(jī)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(jī)器人平臺分析及控制系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)
    2.1 康復(fù)機(jī)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(jī)器人硬件平臺
    2.3 康復(fù)機(jī)器人控制系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)
        2.3.1 康復(fù)機(jī)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(shí)時(shí)操作系統(tǒng)平臺設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)
    3.1 基于ROS的操作系統(tǒng)平臺非實(shí)時(shí)行為的分析
        3.1.1 傳統(tǒng)基于ROS的操作系統(tǒng)非實(shí)時(shí)行為分析
        3.1.2 常用的實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)平臺分析
    3.2 基于ROS的RT-Linux實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)
        3.2.1 RT-Linux實(shí)時(shí)內(nèi)核操作系統(tǒng)工作原理
        3.2.2 RT-Linux實(shí)時(shí)內(nèi)核操作系統(tǒng)配置與實(shí)現(xiàn)
    3.3 實(shí)時(shí)進(jìn)程間通信實(shí)現(xiàn)
        3.3.1 默認(rèn)的ROS下進(jìn)程間通信方式
        3.3.2 實(shí)時(shí)進(jìn)程間通信的實(shí)現(xiàn)
        3.3.3 實(shí)時(shí)進(jìn)程與非實(shí)時(shí)進(jìn)程間通信
    3.4 康復(fù)機(jī)器人實(shí)時(shí)控制器
        3.4.1 運(yùn)動控制器
        3.4.2 主站控制器
    3.5 系統(tǒng)實(shí)時(shí)性測試實(shí)驗(yàn)
        3.5.1 系統(tǒng)響應(yīng)延遲的測試實(shí)驗(yàn)
        3.5.2 進(jìn)程間通信延遲測試實(shí)驗(yàn)
    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(jī)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(jī)器人的運(yùn)動學(xué)分析
        4.2.3 單/復(fù)合自由度康復(fù)訓(xùn)練運(yùn)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(yùn)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(shí)驗(yàn)
        4.3.6 運(yùn)動意圖分類識別實(shí)驗(yàn)
    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(jì)
        4.4.2 肩關(guān)節(jié)力估計(jì)實(shí)驗(yàn)
        4.4.3 鏡像康復(fù)訓(xùn)練實(shí)驗(yàn)
    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(xiàn)
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(xiàng)目
致謝



本文編號：3847577