我國下肢運(yùn)動(dòng)障礙人群基數(shù)大,并且隨著我國人口年齡結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)變,人口老齡化、空巢化形式日趨加重,針對(duì)下肢運(yùn)動(dòng)障礙人群的照料和護(hù)理問題變得日益突出。下肢外骨骼機(jī)器人能夠顯著提高下肢功能衰退人群的運(yùn)動(dòng)能力和生活質(zhì)量,是解決下肢運(yùn)動(dòng)功能障礙康復(fù)、助行和老年人行走助力問題最具潛力的途徑之一。下肢外骨骼機(jī)器人是以人為核心的人機(jī)協(xié)同智能系統(tǒng),其需要充分感知和認(rèn)知穿戴者的運(yùn)動(dòng)意圖并執(zhí)行合適的輔助策略才能使得人機(jī)相互協(xié)同,達(dá)到助力助行的目的。目前商業(yè)化外骨骼機(jī)器人正逐步由試驗(yàn)樣機(jī)走向產(chǎn)業(yè)應(yīng)用,但是,由于其并未充分感知穿戴者運(yùn)動(dòng)意圖,因而提供的協(xié)同輔助策略較為粗糙。肌電和腦電這類生物電信號(hào)能夠反映出穿戴者的原始運(yùn)動(dòng)意圖,是實(shí)現(xiàn)自然人機(jī)交互的重要途經(jīng)。但將生物電信號(hào)應(yīng)用于外骨骼機(jī)器人協(xié)同控制的研究相對(duì)較少,亟待進(jìn)一步開展研究。在截癱助行下肢外骨骼機(jī)器人方面,多采用固定預(yù)設(shè)步態(tài),通過長期訓(xùn)練,實(shí)現(xiàn)穿戴者與外骨骼機(jī)器人協(xié)同配合。在助老助力外骨骼機(jī)器人方面,以固定力矩輔助方式為主,人機(jī)協(xié)同控制策略具有明顯的固化性、時(shí)滯性以及功能單一性,難以自適應(yīng)地與穿戴者協(xié)同共融,進(jìn)而難以實(shí)現(xiàn)自由行走、自適應(yīng)助力、多場景適用等功能... 

【文章來源】：中國科學(xué)院大學(xué)(中國科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院)廣東省

【文章頁數(shù)】：116 頁

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【部分圖文】：

步態(tài)相位劃分Figure5.3Relationshipbetweenthefootandground.

外骨骼機(jī)器人技術(shù)的應(yīng)用范圍不僅限于此。隨著技術(shù)的進(jìn)步,還能應(yīng)用于社會(huì)的各種領(lǐng)域,如搶險(xiǎn)救災(zāi),水下作業(yè)等特種行業(yè)。外骨骼機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展對(duì)保證我國人民身體健康、促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展、推動(dòng)社會(huì)進(jìn)步及維護(hù)國家穩(wěn)定安全等方面具有重要的意義。1.2 下肢外骨骼機(jī)器人研究現(xiàn)狀

動(dòng)力輔助型外骨骼機(jī)器人也能夠被細(xì)分為兩類,一種是載重增強(qiáng)外骨骼機(jī)器人,例如BLEEX,HULC和Hercules系統(tǒng),其能直接將人-機(jī)負(fù)載傳導(dǎo)到地面,并可跟隨穿戴者的引導(dǎo)行走,達(dá)到提升穿戴者負(fù)重能力的效果;另一種類型是人體力量增強(qiáng)外骨骼機(jī)器人,例如HAL和Honda’s Stride Management Assist,這類機(jī)器人把穿戴者的雙腿作為機(jī)器人的負(fù)載,通過協(xié)同控制方法減小穿戴者雙腿出力,從而提高穿戴者的運(yùn)動(dòng)能力,這類機(jī)器人主要面向人口老齡化的迫切需求,旨在提高老年人的行走能力。外骨骼機(jī)器人的機(jī)械設(shè)計(jì)和力-位控制方法是外骨骼機(jī)器人設(shè)計(jì)的基礎(chǔ),被廣泛研究,已有多篇國內(nèi)外相關(guān)綜述文章[1–5]歸納和總結(jié)了該內(nèi)容,而總體分析外骨骼機(jī)器人人機(jī)協(xié)同的研究相對(duì)較少。下肢外骨骼機(jī)器人是一種人機(jī)強(qiáng)耦合系統(tǒng)(物理緊耦合),因此人機(jī)協(xié)同控制技術(shù)對(duì)其性能影響具有至關(guān)重要的作用。人機(jī)協(xié)同控制技術(shù)著重于研究對(duì)人體的行為、意圖的認(rèn)知理解,以及如何根據(jù)認(rèn)知結(jié)果控制外骨骼機(jī)器人,最終使外骨骼準(zhǔn)確有效的協(xié)助穿戴者完成目標(biāo)任務(wù)。因此,需要從人機(jī)協(xié)同角度出發(fā)開展下肢外骨骼機(jī)器人控制方法研究。本文主要從人機(jī)協(xié)同角度研究用于截癱助行和助力助老的下肢外骨骼機(jī)器人。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]柔性下肢外骨骼機(jī)器人研究進(jìn)展及關(guān)鍵技術(shù)分析[J]. 趙新剛,談曉偉,張弼.  機(jī)器人. 2020(03)
[2]基于改進(jìn)能量核的下肢表面肌電信號(hào)特征提取方法[J]. 石欣,朱家慶,秦鵬杰,翟馬強(qiáng),田文彬.  儀器儀表學(xué)報(bào). 2020(01)
[3]腦控下肢外骨骼技術(shù)發(fā)展及展望[J]. 劉文龍,趙彥峻,賈丙琪,厲朝,喬學(xué)昱.  機(jī)床與液壓. 2019(21)
[4]下肢助行外骨骼髖關(guān)節(jié)串聯(lián)彈性驅(qū)動(dòng)器彈性單元優(yōu)化設(shè)計(jì)研究[J]. 程冠銘,孟青云,胡冰山,喻洪流.  生物醫(yī)學(xué)工程與臨床. 2019(05)
[5]穿戴式下肢外骨骼助行機(jī)器人系統(tǒng)研究[J]. 霍金月,喻洪流,王峰,倪偉,王多琎,胡冰山.  中國康復(fù)理論與實(shí)踐. 2019(04)



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