由于老齡化和偏癱患者的增多,腰部功能障礙患者日益增多,現(xiàn)有的腰部康復(fù)手段有限,康復(fù)治療師和有效的康復(fù)設(shè)備短缺,康復(fù)成本高、效果不明顯等問題逐漸成為腰部康復(fù)的一個難題,為了有效地幫助腰部損傷患者恢復(fù)腰部運動能力,本文設(shè)計一種新型柔索驅(qū)動腰部康復(fù)機器人,能更加智能化地幫助患者康復(fù)訓(xùn)練。本文針對一種新型腰部康復(fù)機器人進行運動學(xué)及動力學(xué)分析,并根據(jù)患者腰部損傷的程度,分別制定了相對應(yīng)的腰部康復(fù)訓(xùn)練策略。肌電信號能夠很好的反映人體的肢體運動,采集患者腰部表面肌電信號用于主被動康復(fù)訓(xùn)練。由于肌電信號的微弱性、低頻性及高阻抗性,設(shè)計調(diào)理電路對肌電信號濾波并對采集信號預(yù)處理,然后提取特征值用于腰部運動的模式識別,對向前、向后、向左、向右四種腰部運動進行分類識別,保證患者康復(fù)訓(xùn)練的安全性同時可提高患者的主動參與性。采用BP分類和SVM分類兩種分類器,準確率達到94.7%。最后對腰部康復(fù)機器人上的多傳感器信息進行融合,使用PID控制算法對機器人進行控制,將數(shù)值模擬結(jié)果和試驗結(jié)果進行分析比較,得到的柔索長度和拉力的數(shù)據(jù)模擬結(jié)果與試驗結(jié)果基本吻合,患者腰部的實際運動軌跡與訓(xùn)練軌跡基本吻合,誤差在可控范圍內(nèi),驗... 

【文章來源】：合肥工業(yè)大學(xué)安徽省 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：82 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

人體搬運輔助設(shè)備

其連接人體下肢各部分、腰部及背部，可實現(xiàn)髖關(guān)節(jié)、膝和踝關(guān)節(jié)的轉(zhuǎn)動，用于幫助肢體有障礙的人[21]，如圖1.2 所示。圖 1.1 人體搬運輔助設(shè)備 圖 1.2 外骨骼助力機器人Fig1.1 Human handling AIDS decive Fig1.2 Exoskeleton assisted robotImamura 等學(xué)者根據(jù)研究人體腰部不同彎曲運動與人體背部不同肌肉輸出力的關(guān)系，研制了一種彈力衣，其穿戴后的彈力提供使用者腰部輔助力，可以有效地減輕使用者在彎腰時對腰部的擠壓力，如圖 1.3 所示為骨骼模型彈性輔助設(shè)備[22]。日本松下為了優(yōu)化其外骨骼助力機器人，使用新型材料，不斷減輕外骨骼體積和重量，推出新一代的 AWN-03 助力機器人，可完成彎腰動作，并可助力人體行走[23]。圖 1.3 骨骼模型彈性帶 圖 1.4 AWN-03 松下外骨骼助力機器人Fig1.3 Elastic belts using musculoskeletal Fig.1.4 AWN-03 panasonic exoskeletonmodel powered robot

3圖 1.3 骨骼模型彈性帶 圖 1.4 AWN-03 松下外骨骼助力機器人ig1.3 Elastic belts using musculoskeletal Fig.1.4 AWN-03 panasonic exoskeletomodel powered robot


本文編號：3378191