隨著我國(guó)進(jìn)入老齡化社會(huì),人口老齡化問(wèn)題日益嚴(yán)重,在2017年60歲以上老年人人口已占總?cè)丝跀?shù)的17.3%,預(yù)計(jì)2050年這個(gè)比例將會(huì)達(dá)到34.9%,且老年人護(hù)理工作需要占用很大一部分醫(yī)療護(hù)理資源,所以針對(duì)老年人步行和生活起居問(wèn)題的助行機(jī)器人研究得到廣泛關(guān)注。此外,腦卒中等腦血管疾病的致殘率較高,人口老齡化使得因腦血管疾病而殘疾的人數(shù)逐年增加,且傳統(tǒng)治療方式存在康復(fù)效率低、理療師費(fèi)用高、訓(xùn)練強(qiáng)度大和訓(xùn)練效果不一致等問(wèn)題。結(jié)合以上兩大需求,能夠替代理療師為患者提供扶持力和助力,在日常生活中幫助老年人和腦卒中患者進(jìn)行步行輔助及康復(fù)訓(xùn)練的康復(fù)助行機(jī)器人,是目前下肢康復(fù)機(jī)器人研究的熱點(diǎn)。然而,目前國(guó)內(nèi)外研發(fā)的相關(guān)機(jī)器人并不能很好地結(jié)合助行輔助力和康復(fù)訓(xùn)練,且對(duì)骨盆運(yùn)動(dòng)軌跡和骨盆平衡控制訓(xùn)練的關(guān)注較少,缺乏對(duì)交互力輔助技術(shù)的理論分析。所以,研發(fā)輔助老年人及腦卒中患者進(jìn)行康復(fù)訓(xùn)練和日常生活的康復(fù)助行機(jī)器人,研究人機(jī)交互力的控制算法,對(duì)改善患者生活質(zhì)量和促進(jìn)我國(guó)康復(fù)醫(yī)學(xué)的發(fā)展具有重要意義。為優(yōu)化交互力控制,本論文首先對(duì)患者雙足行走進(jìn)行建模分析,通過(guò)正常人與腦卒中患者的運(yùn)動(dòng)對(duì)比分析步態(tài)異常,總結(jié)腦卒中患...

【文章頁(yè)數(shù)】：147 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 助行機(jī)器人研究背景及意義
        1.1.1 課題來(lái)源
        1.1.2 課題研究的背景和意義
    1.2 國(guó)內(nèi)外相關(guān)領(lǐng)域研究概況與分析
        1.2.1 國(guó)外機(jī)器人研究概況
        1.2.2 國(guó)內(nèi)機(jī)器人研究概況
        1.2.3 下肢運(yùn)動(dòng)康復(fù)理論基礎(chǔ)
    1.3 人體動(dòng)力學(xué)研究概況
    1.4 論文的主要研究?jī)?nèi)容
        1.4.1 康復(fù)助行機(jī)器人存在的問(wèn)題
        1.4.2 論文研究的主要內(nèi)容
第二章 雙足行走建模及患者異常步態(tài)分析
    2.1 患者雙足行走分析
        2.1.1 人體生理機(jī)構(gòu)特點(diǎn)及步態(tài)分析
        2.1.2 3D模型及運(yùn)動(dòng)學(xué)建模
        2.1.3 骨盆運(yùn)動(dòng)分析
    2.2 雙足行走動(dòng)力學(xué)建模
        2.2.1 關(guān)節(jié)力矩遞推計(jì)算
        2.2.2 動(dòng)力學(xué)求解過(guò)程
    2.3 人體行走的動(dòng)力學(xué)仿真
        2.3.1 Matlab/Simulink人體步態(tài)仿真
        2.3.2 正常步態(tài)與異常步態(tài)分析
    2.4 本章小結(jié)
第三章 助行機(jī)器人總體設(shè)計(jì)及性能分析
    3.1 助行機(jī)器人研制目標(biāo)
        3.1.1 機(jī)械結(jié)構(gòu)方案
        3.1.2 康復(fù)助行機(jī)器人控制模式
    3.2 助行機(jī)器人結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
        3.2.1 助行機(jī)器人樣機(jī)研發(fā)
        3.2.2 助行機(jī)器人傳感器布置
    3.3 運(yùn)動(dòng)學(xué)建模分析
        3.3.1 助行機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)學(xué)
        3.3.2 移動(dòng)平臺(tái)運(yùn)動(dòng)學(xué)
        3.3.3 減重及骨盆支撐機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)學(xué)
    3.4 運(yùn)動(dòng)性能分析
        3.4.1 可達(dá)性分析
        3.4.2 靈巧性分析
    3.5 本章小結(jié)
第四章 助行機(jī)器人動(dòng)力學(xué)建模與交互力控制
    4.1 助行機(jī)器人靜力學(xué)建模
        4.1.1 關(guān)節(jié)形變建模
        4.1.2 支撐機(jī)構(gòu)剛度建模
        4.1.3 關(guān)節(jié)形變模型驗(yàn)證
    4.2 助行機(jī)器人動(dòng)力學(xué)建模
        4.2.1 助行機(jī)器人的牛頓-歐拉方程
        4.2.2 助行機(jī)器人動(dòng)力學(xué)正解
        4.2.3 助行機(jī)器人動(dòng)力學(xué)逆解
    4.3 助行機(jī)器人穩(wěn)定性分析
        4.3.1 靜態(tài)傾覆性分析
        4.3.2 動(dòng)態(tài)傾覆性分析
    4.4 交互力控制算法
        4.4.1 減重支撐機(jī)構(gòu)的減重力控制算法
        4.4.2 移動(dòng)平臺(tái)助推力的前饋PD控制算法
        4.4.3 引導(dǎo)力場(chǎng)控制算法
    4.5 本章小結(jié)
第五章 康復(fù)助行機(jī)器人的實(shí)驗(yàn)研究
    5.1 助行機(jī)器人可操作性實(shí)驗(yàn)
        5.1.1 控制系統(tǒng)
        5.1.2 可操作性實(shí)驗(yàn)設(shè)置
        5.1.3 可操作性實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析
    5.2 減重力控制對(duì)比實(shí)驗(yàn)
        5.2.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)置
        5.2.2 結(jié)果分析
    5.3 助推力控制對(duì)比實(shí)驗(yàn)
        5.3.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)置
        5.3.2 結(jié)果分析
    5.4 本章小結(jié)
第六章 結(jié)論與展望
    6.1 論文的研究成果
    6.2 下一步的研究工作
附錄 多體系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)學(xué)及動(dòng)力學(xué)
    附錄A 多體系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)學(xué)建模
    附錄B 多剛體系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)建模
    附錄C 下肢康復(fù)評(píng)定量表
參考文獻(xiàn)
作者在攻讀博士學(xué)位期間公開(kāi)發(fā)表的論文
作者在攻讀博士學(xué)位期間所做的項(xiàng)目
致謝



本文編號(hào)：3834585