發(fā)布時間：2023-06-18 02:18

　　隨著我國進入老齡化社會,人口老齡化問題日益嚴重,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2050年這個比例將會達到34.9%,且老年人護理工作需要占用很大一部分醫(yī)療護理資源,所以針對老年人步行和生活起居問題的助行機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、理療師費用高、訓(xùn)練強度大和訓(xùn)練效果不一致等問題。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行步行輔助及康復(fù)訓(xùn)練的康復(fù)助行機器人,是目前下肢康復(fù)機器人研究的熱點。然而,目前國內(nèi)外研發(fā)的相關(guān)機器人并不能很好地結(jié)合助行輔助力和康復(fù)訓(xùn)練,且對骨盆運動軌跡和骨盆平衡控制訓(xùn)練的關(guān)注較少,缺乏對交互力輔助技術(shù)的理論分析。所以,研發(fā)輔助老年人及腦卒中患者進行康復(fù)訓(xùn)練和日常生活的康復(fù)助行機器人,研究人機交互力的控制算法,對改善患者生活質(zhì)量和促進我國康復(fù)醫(yī)學(xué)的發(fā)展具有重要意義。為優(yōu)化交互力控制,本論文首先對患者雙足行走進行建模分析,通過正常人與腦卒中患者的運動對比分析步態(tài)異常,總結(jié)腦卒中患...

【文章頁數(shù)】：147 頁

【學(xué)位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 助行機器人研究背景及意義
        1.1.1 課題來源
        1.1.2 課題研究的背景和意義
    1.2 國內(nèi)外相關(guān)領(lǐng)域研究概況與分析
        1.2.1 國外機器人研究概況
        1.2.2 國內(nèi)機器人研究概況
        1.2.3 下肢運動康復(fù)理論基礎(chǔ)
    1.3 人體動力學(xué)研究概況
    1.4 論文的主要研究內(nèi)容
        1.4.1 康復(fù)助行機器人存在的問題
        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 人體生理機構(gòu)特點及步態(tài)分析
        2.1.2 3D模型及運動學(xué)建模
        2.1.3 骨盆運動分析
    2.2 雙足行走動力學(xué)建模
        2.2.1 關(guān)節(jié)力矩遞推計算
        2.2.2 動力學(xué)求解過程
    2.3 人體行走的動力學(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 助行機器人總體設(shè)計及性能分析
    3.1 助行機器人研制目標
        3.1.1 機械結(jié)構(gòu)方案
        3.1.2 康復(fù)助行機器人控制模式
    3.2 助行機器人結(jié)構(gòu)設(shè)計
        3.2.1 助行機器人樣機研發(fā)
        3.2.2 助行機器人傳感器布置
    3.3 運動學(xué)建模分析
        3.3.1 助行機器人的運動學(xué)
        3.3.2 移動平臺運動學(xué)
        3.3.3 減重及骨盆支撐機構(gòu)運動學(xué)
    3.4 運動性能分析
        3.4.1 可達性分析
        3.4.2 靈巧性分析
    3.5 本章小結(jié)
第四章 助行機器人動力學(xué)建模與交互力控制
    4.1 助行機器人靜力學(xué)建模
        4.1.1 關(guān)節(jié)形變建模
        4.1.2 支撐機構(gòu)剛度建模
        4.1.3 關(guān)節(jié)形變模型驗證
    4.2 助行機器人動力學(xué)建模
        4.2.1 助行機器人的牛頓-歐拉方程
        4.2.2 助行機器人動力學(xué)正解
        4.2.3 助行機器人動力學(xué)逆解
    4.3 助行機器人穩(wěn)定性分析
        4.3.1 靜態(tài)傾覆性分析
        4.3.2 動態(tài)傾覆性分析
    4.4 交互力控制算法
        4.4.1 減重支撐機構(gòu)的減重力控制算法
        4.4.2 移動平臺助推力的前饋PD控制算法
        4.4.3 引導(dǎo)力場控制算法
    4.5 本章小結(jié)
第五章 康復(fù)助行機器人的實驗研究
    5.1 助行機器人可操作性實驗
        5.1.1 控制系統(tǒng)
        5.1.2 可操作性實驗設(shè)置
        5.1.3 可操作性實驗結(jié)果分析
    5.2 減重力控制對比實驗
        5.2.1 實驗設(shè)置
        5.2.2 結(jié)果分析
    5.3 助推力控制對比實驗
        5.3.1 實驗設(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)的運動學(xué)及動力學(xué)
    附錄A 多體系統(tǒng)運動學(xué)建模
    附錄B 多剛體系統(tǒng)動力學(xué)建模
    附錄C 下肢康復(fù)評定量表
參考文獻
作者在攻讀博士學(xué)位期間公開發(fā)表的論文
作者在攻讀博士學(xué)位期間所做的項目
致謝



本文編號：3834585