發(fā)布時間：2017-05-19 19:28

  本文關(guān)鍵詞：外骨骼式下肢康復(fù)訓(xùn)練機器人結(jié)構(gòu)與在線步態(tài)規(guī)劃方法研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：隨著我國老齡化趨勢的加劇、交通事故的增加以及各種疾病(尤其是腦卒中、脊髓損傷)造成的下肢運動功能障礙的人數(shù)增加,這給患者的家庭以及社會造成了巨大的負擔。這些患者的癥狀大多數(shù)為偏癱或是癱瘓。偏癱患者健肢具有運動能力,患肢殘存的運動能力因人而異�？祻�(fù)訓(xùn)練過程中充分發(fā)揮偏癱患者患肢殘存的運動能力并能夠使患者患肢按照健肢的步態(tài)參數(shù)進行康復(fù)訓(xùn)練是較為理想的康復(fù)訓(xùn)練模式。要達到這一目的,首先要獲得健肢運動的步態(tài)模型進而對患肢進行步態(tài)規(guī)劃。本課題提出了一種面向偏癱患者的外骨骼式下肢康復(fù)機器人在線步態(tài)規(guī)劃方法。本文闡述了本課題的研究背景和研究意義以及康復(fù)機器人的國內(nèi)外研究的現(xiàn)狀。研究了人體步行的行走特點,分析人體下肢各個關(guān)節(jié)在行走過程中的作用和運動的范圍,確定不同患者下肢相關(guān)部位的尺寸以及行走時發(fā)揮主要作用的關(guān)節(jié),考慮機器人與人體的相互作用關(guān)系,研究機器人與人體的連接位置及連接機構(gòu),分析支撐機構(gòu)、傳動機構(gòu)、執(zhí)行元件以及傳感器等的安裝與布局。在此基礎(chǔ)上應(yīng)用三維設(shè)計軟件Pro/E設(shè)計了一種新型的穿戴舒適的四自由度下肢外骨骼式康復(fù)訓(xùn)練機器人,可以幫助患者進行原地步行訓(xùn)練。分析了人體基本步態(tài)參數(shù)在步行過程中對人體步態(tài)的影響;研究步態(tài)參數(shù)與相關(guān)運動關(guān)節(jié)、運動速度和運動角位移之間的耦合關(guān)系;提出了人體在線步態(tài)規(guī)劃方法,利用最小二乘法原理進行多項式擬合,建立以關(guān)節(jié)運動速度和角位移為自變量,以時間為因變量的人體健肢步態(tài)模型,把該模型運用于患肢的康復(fù)運動中,確保相差半個周期,并以該模型作為患肢的步態(tài)檢測標準;進而求出患肢的實際位置與期望位置之間的位置誤差,作為控制系統(tǒng)進行補償?shù)幕A(chǔ)。在Visual C++6.0環(huán)境下創(chuàng)建了外骨骼式下肢康復(fù)訓(xùn)練機器人人機交互界面,并進行了數(shù)據(jù)采集實驗和誤差采集實驗,得到了人體健肢三個關(guān)節(jié)的角位移采集值和擬合值以及實際位置與期望位置之間的位置誤差值,證明了此種步態(tài)規(guī)劃方法的可靠性和有效性。
【關(guān)鍵詞】：下肢康復(fù)機器人 曲線擬合 步態(tài)模型 位置誤差
【學(xué)位授予單位】：河北工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TP242
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第一章 緒論9-19
• 1.1 研究的背景及意義9-10
• 1.2 下肢康復(fù)機器人的研究現(xiàn)狀10-17
• 1.2.1 國外研究現(xiàn)狀10-14
• 1.2.2 國內(nèi)現(xiàn)狀14-17
• 1.3 下肢康復(fù)機器人技術(shù)難點分析17
• 1.4 本文主要研究內(nèi)容17-18
• 1.5 本章小結(jié)18-19
• 第二章 人體步態(tài)分析19-25
• 2.1 人體下肢工程學(xué)分析19-20
• 2.2 人體基本步態(tài)分析20-22
• 2.3 身體主要部位及關(guān)節(jié)的活動22-23
• 2.4 本章小結(jié)23-25
• 第三章 外骨骼式下肢康復(fù)機器人結(jié)構(gòu)25-35
• 3.1 下肢康復(fù)機器人結(jié)構(gòu)分析25
• 3.2 下肢康復(fù)機器人結(jié)構(gòu)設(shè)計原則25-26
• 3.3 下肢康復(fù)機器人自由度的分配26
• 3.4 下肢康復(fù)機器人驅(qū)動系統(tǒng)研究26-28
• 3.5 下肢康復(fù)機器人總體結(jié)構(gòu)28-30
• 3.6 下肢康復(fù)機器人健肢側(cè)主要結(jié)構(gòu)30-31
• 3.7 下肢康復(fù)機器人患肢側(cè)主要結(jié)構(gòu)31-33
• 3.7.1 關(guān)節(jié)設(shè)計31-32
• 3.7.2 腋下支撐機構(gòu)32
• 3.7.3 腿部固定及檢測機構(gòu)32-33
• 3.7.4 腳部支撐及檢測機構(gòu)33
• 3.8 本章小結(jié)33-35
• 第四章 外骨骼式下肢康復(fù)機器人在線步態(tài)規(guī)劃35-55
• 4.1 在線步態(tài)規(guī)劃方法35
• 4.2 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)及方法35-37
• 4.3 下肢康復(fù)機器人健肢步態(tài)模型的建立37-51
• 4.3.1 壓力信號的采集38-41
• 4.3.2 人體下肢坐標系的建立41-42
• 4.3.3 關(guān)節(jié)角位移信號的采集42-44
• 4.3.4 關(guān)節(jié)角位移信號的濾波44-45
• 4.3.5 關(guān)節(jié)角位移信號的曲線擬合45-49
• 4.3.6 關(guān)節(jié)角速度信號的取得49-50
• 4.3.7 步態(tài)模型周期的劃分50-51
• 4.3.8 關(guān)節(jié)角位移、角速度數(shù)據(jù)的存儲51
• 4.4 角度誤差的取得51-53
• 4.5 本章小結(jié)53-55
• 第五章 數(shù)據(jù)采集與誤差采集實驗55-61
• 5.1 關(guān)節(jié)角位移數(shù)據(jù)采集實驗55-58
• 5.2 誤差采集實驗58-59
• 5.3 本章小結(jié)59-61
• 第六章 結(jié)論與展望61-63
• 參考文獻63-67
• 附錄A67-70
• 附錄 B70-71
• 附錄 C71-72
• 附錄 D72-73
• 攻讀學(xué)位期間所取得的相關(guān)科研成果73-75
• 致謝75

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本文編號：379643