【摘要】：心血管疾病、腦卒中以及癌癥是全世界前三大致死疾病,主要病發(fā)群體為50歲以上老年人,在我國有年輕化趨勢。據(jù)統(tǒng)計,2017年年末,我國60周歲及以上人口達(dá)2.409億占總?cè)丝跀?shù)的17.3%[1],依聯(lián)合國相關(guān)標(biāo)準(zhǔn),我國正處于人口老齡化社會。腦缺血或腦失血導(dǎo)致腦卒中,俗稱中風(fēng)。世界上,將近80%的腦卒中患病者伴有不同程度的單側(cè)肢體運動障礙即偏癱。腦卒中偏癱康復(fù)不僅是肢體康復(fù)過程也是神經(jīng)康復(fù)過程。傳統(tǒng)的康復(fù)療法主要由康復(fù)治療師協(xié)助病人進(jìn)行癱瘓側(cè)肢體的運動訓(xùn)練,但在諸多因素上存在弊端。20世紀(jì)90年代初,隨著計算機(jī)技術(shù)和機(jī)器人技術(shù)的不斷發(fā)展,相關(guān)研究者視圖通過人機(jī)交互系統(tǒng)輔助治療師和腦卒中偏癱病人進(jìn)行康復(fù)治療。1991年世界上第一臺康復(fù)機(jī)器人MIT-MANUS問世,也是旨在幫助腦卒中偏癱患者進(jìn)行上肢康復(fù)訓(xùn)練而研制的人機(jī)交互系統(tǒng)。從1991年開始至今,相關(guān)研究成為了腦卒中康復(fù)和機(jī)器人領(lǐng)域中的研究熱點之一。隨著腦卒中偏癱康復(fù)治療臨床研究的不斷深入,研究者對康復(fù)機(jī)器人的設(shè)計需求也發(fā)生了變化:從以治療師和機(jī)器為中心逐漸轉(zhuǎn)變到以病人和人機(jī)交互為中心,從專注機(jī)器人技術(shù)的研發(fā)問題逐漸轉(zhuǎn)變到關(guān)注病人的康復(fù)治療臨床需求問題,相關(guān)設(shè)計和實現(xiàn)從以追求科技水平為目標(biāo)逐漸轉(zhuǎn)變到以實現(xiàn)商業(yè)化應(yīng)用為目標(biāo)。在充分闡述相關(guān)基礎(chǔ)理論的前提下,本文作者站在上述新變化的發(fā)展視角,從安全性、高效性、輕量化、易用性以及成本控制等因素出發(fā),對比分析國內(nèi)與國外相關(guān)研究。并根據(jù)腦卒中偏癱上肢康復(fù)臨床需求,進(jìn)行以滿足民生需求進(jìn)而實現(xiàn)商業(yè)化應(yīng)用的腦卒中偏癱上肢康復(fù)人機(jī)交互系統(tǒng)的設(shè)計和實現(xiàn)。作為控制系統(tǒng)開發(fā)工作者,完成了運動學(xué)控制相應(yīng)任務(wù)。允許腦卒中偏癱患者執(zhí)行用健康側(cè)上肢通過計算機(jī)視覺方式動態(tài)地示教控制佩戴外骨骼式機(jī)械臂的患側(cè)上肢在三維空間內(nèi)實時再現(xiàn)姿態(tài)動作的雙邊鏡像康復(fù)訓(xùn)練。
【圖文】：

接受治療的持續(xù)時間，并通過對用戶的運動表現(xiàn)數(shù)據(jù)分析，實現(xiàn)了康復(fù)評價功能逡逑和康復(fù)策略的動態(tài)調(diào)整。另外，由于采用連桿機(jī)構(gòu)，且只有兩個關(guān)節(jié)裝有電機(jī)，逡逑如圖１．２，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)在輕量化上具有優(yōu)點。再加上，用戶在使用時只需要將上肢的逡逑末端與康復(fù)系統(tǒng)的末端執(zhí)行器相連接，便可以坐在桌前接受康復(fù)訓(xùn)練，在很大程逡逑度上方便了作為腦卒中主要發(fā)病人群的老年人在醫(yī)院或者家中接受康復(fù)治療或預(yù)逡逑防性鍛煉，具有易用性上的優(yōu)勢。逡逑圖１．２邋ＭＩＴ－ＭＡＮＵＳ末端執(zhí)行器逡逑ＭＩＴ－ＭＡＮＵＳ末端執(zhí)行器是一款連桿機(jī)構(gòu)ＳＣＡＲＡ邋（機(jī)器人臂），它由兩臺無逡逑刷電機(jī)驅(qū)動兩個有動力關(guān)節(jié)，其余關(guān)節(jié)為無動力關(guān)節(jié)。雖然其在易用性上具有一逡逑定程度的優(yōu)點；但是，其運動交互機(jī)構(gòu)的主要缺陷在于不支持具有姿勢要求的運逡逑動訓(xùn)練，即無法單純通過對病人上肢末端牽引來控制上肢的姿勢。再加上受制約逡逑與二維平面運動形式，其康復(fù)人機(jī)交互系統(tǒng)的游戲內(nèi)容局限在二維世界，沉浸感逡逑不比三維交互游戲［２７］。況且

ｂ邐．５，逡逑圖１．５邋ＡＲＭｉｎ的可調(diào)節(jié)機(jī)械結(jié)構(gòu)逡逑ＡＲＭｉｎ的閉環(huán)控制系統(tǒng)運行在一臺從機(jī)上，連接Ｍａｘｏｎ伺服驅(qū)動器和各個傳逡逑感器，其中包括中斷控制按鈕。用戶接口安裝在另外一臺主機(jī)上，并通過以太網(wǎng)逡逑絡(luò)連接到兩臺顯示器，病人的顯示器和治療師使用的顯示器。治療師通過交互界逡逑面輸入病人數(shù)據(jù)，選擇治療模式，演示病人的實際運動動作，存儲治療日志文件。逡逑這些數(shù)據(jù)并不是直接發(fā)送給病人而是轉(zhuǎn)化成另外一種形式，，三維空間視覺場景，逡逑如圖１．６，呈現(xiàn)到病人面前。逡逑＾Ｍｉ｜｜逡逑圖１．６三維空間視覺交互場景逡逑當(dāng)腦卒中偏癱病人結(jié)合三維場景交互式游戲進(jìn)行康復(fù)訓(xùn)練時，ＡＲＭｉｎ補(bǔ)償病逡逑人達(dá)到任務(wù)目標(biāo)所需要的力
【學(xué)位授予單位】：廈門大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：R743.3;R496;TP311.52

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前7條

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相關(guān)博士學(xué)位論文 前3條

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本文編號：2645782