我國下肢運動障礙人群基數大,并且隨著我國人口年齡結構的轉變,人口老齡化、空巢化形式日趨加重,針對下肢運動障礙人群的照料和護理問題變得日益突出。下肢外骨骼機器人能夠顯著提高下肢功能衰退人群的運動能力和生活質量,是解決下肢運動功能障礙康復、助行和老年人行走助力問題最具潛力的途徑之一。下肢外骨骼機器人是以人為核心的人機協(xié)同智能系統(tǒng),其需要充分感知和認知穿戴者的運動意圖并執(zhí)行合適的輔助策略才能使得人機相互協(xié)同,達到助力助行的目的。目前商業(yè)化外骨骼機器人正逐步由試驗樣機走向產業(yè)應用,但是,由于其并未充分感知穿戴者運動意圖,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能夠反映出穿戴者的原始運動意圖,是實現自然人機交互的重要途經。但將生物電信號應用于外骨骼機器人協(xié)同控制的研究相對較少,亟待進一步開展研究。在截癱助行下肢外骨骼機器人方面,多采用固定預設步態(tài),通過長期訓練,實現穿戴者與外骨骼機器人協(xié)同配合。在助老助力外骨骼機器人方面,以固定力矩輔助方式為主,人機協(xié)同控制策略具有明顯的固化性、時滯性以及功能單一性,難以自適應地與穿戴者協(xié)同共融,進而難以實現自由行走、自適應助力、多場景適用等功能... 

【文章來源】：中國科學院大學(中國科學院深圳先進技術研究院)廣東省

【文章頁數】：116 頁

【學位級別】：博士

【部分圖文】：

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

外骨骼機器人技術的應用范圍不僅限于此。隨著技術的進步,還能應用于社會的各種領域,如搶險救災,水下作業(yè)等特種行業(yè)。外骨骼機器人技術的發(fā)展對保證我國人民身體健康、促進經濟發(fā)展、推動社會進步及維護國家穩(wěn)定安全等方面具有重要的意義。1.2 下肢外骨骼機器人研究現狀

動力輔助型外骨骼機器人也能夠被細分為兩類,一種是載重增強外骨骼機器人,例如BLEEX,HULC和Hercules系統(tǒng),其能直接將人-機負載傳導到地面,并可跟隨穿戴者的引導行走,達到提升穿戴者負重能力的效果;另一種類型是人體力量增強外骨骼機器人,例如HAL和Honda’s Stride Management Assist,這類機器人把穿戴者的雙腿作為機器人的負載,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動能力,這類機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。外骨骼機器人的機械設計和力-位控制方法是外骨骼機器人設計的基礎,被廣泛研究,已有多篇國內外相關綜述文章[1–5]歸納和總結了該內容,而總體分析外骨骼機器人人機協(xié)同的研究相對較少。下肢外骨骼機器人是一種人機強耦合系統(tǒng)(物理緊耦合),因此人機協(xié)同控制技術對其性能影響具有至關重要的作用。人機協(xié)同控制技術著重于研究對人體的行為、意圖的認知理解,以及如何根據認知結果控制外骨骼機器人,最終使外骨骼準確有效的協(xié)助穿戴者完成目標任務。因此,需要從人機協(xié)同角度出發(fā)開展下肢外骨骼機器人控制方法研究。本文主要從人機協(xié)同角度研究用于截癱助行和助力助老的下肢外骨骼機器人。

【參考文獻】：
期刊論文
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本文編號：3515576