發(fā)布時(shí)間：2021-02-02 11:44

　　運(yùn)動(dòng)康復(fù)對(duì)于肢體功能障礙患者神經(jīng)通路的重塑有著重要的影響,康復(fù)訓(xùn)練機(jī)器人與患者的人機(jī)共融是實(shí)現(xiàn)定制式康復(fù)治療的關(guān)鍵。由于患者具有因人而異的偏癱步態(tài)、康復(fù)訓(xùn)練機(jī)器人機(jī)構(gòu)剛性、患者主動(dòng)性與機(jī)器人自動(dòng)控制結(jié)合不足、理療師與機(jī)器人交互欠缺等問題,難以采用傳統(tǒng)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制方法解決患者、機(jī)器人和理療師三者在動(dòng)態(tài)治療過程中的行為協(xié)調(diào)與自然交互,導(dǎo)致與個(gè)性化康復(fù)治療的臨床需求存在著差距。本文以實(shí)現(xiàn)安全有效的個(gè)性化康復(fù)治療為目標(biāo),解決行為共融、任務(wù)共融及智能共融中的關(guān)鍵科學(xué)問題。提出步態(tài)康復(fù)訓(xùn)練人機(jī)共融系統(tǒng)的總體架構(gòu),不同于由理療師、患者和康復(fù)機(jī)器人三者組成的常規(guī)結(jié)構(gòu),增加理療師穿戴的操控外骨骼,使得理療師更進(jìn)一步融入康復(fù)訓(xùn)練任務(wù)中�？紤]剛性支撐與柔性驅(qū)動(dòng)結(jié)合設(shè)計(jì)具有柔順性的仿生機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)人機(jī)步行行為共融�；谌梭w行走特性及康復(fù)訓(xùn)練的需求,從機(jī)體仿生與運(yùn)動(dòng)仿生思想出發(fā),完成包含4自由度雙下肢外骨骼的減重懸吊康復(fù)訓(xùn)練機(jī)器人機(jī)構(gòu)及參數(shù)匹配的氣壓比例伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)�；谀Σ林苿�(dòng)原理和膜片氣缸比例壓力控制,研發(fā)具有力矩可控特性的新型氣動(dòng)關(guān)節(jié),采用重力補(bǔ)償算法為穿戴操控外骨骼的理療師提供平穩(wěn)操控力矩。為了給體態(tài)... 

【文章來源】：河南科技大學(xué)河南省

【文章頁數(shù)】：162 頁

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【文章目錄】：
摘要
abstract
第1章 緒論
    1.1 研究背景與意義
    1.2 研究現(xiàn)狀及關(guān)鍵技術(shù)綜述
        1.2.1 下肢康復(fù)訓(xùn)練機(jī)器人結(jié)構(gòu)及驅(qū)動(dòng)方式
        1.2.2 步態(tài)規(guī)劃研究在康復(fù)訓(xùn)練領(lǐng)域的發(fā)展概述及分析
        1.2.3 人機(jī)交互協(xié)作控制研究在康復(fù)訓(xùn)練領(lǐng)域的發(fā)展概述及分析
    1.3 論文研究內(nèi)容與章節(jié)安排
第2章 步態(tài)康復(fù)訓(xùn)練人機(jī)共融系統(tǒng)
    2.1 引言
    2.2 步態(tài)康復(fù)訓(xùn)練人機(jī)共融系統(tǒng)總體架構(gòu)
    2.3 臨床步態(tài)康復(fù)中的康復(fù)醫(yī)學(xué)基礎(chǔ)
    2.4 柔性下肢步態(tài)康復(fù)訓(xùn)練機(jī)器人人機(jī)匹配設(shè)計(jì)
        2.4.1 人體下肢結(jié)構(gòu)及行走特征
        2.4.2 步態(tài)康復(fù)訓(xùn)練機(jī)器人
        2.4.3 氣壓比例驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)
        2.4.4 機(jī)器人及驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)關(guān)鍵參數(shù)確定
    2.5 理療師穿戴外骨骼操控機(jī)構(gòu)
        2.5.1 操控機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)
        2.5.2 氣壓比例驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)
        2.5.3 關(guān)節(jié)操縱力矩可調(diào)控原理
        2.5.4 關(guān)節(jié)操縱力矩的重力補(bǔ)償
    2.6 本章小結(jié)
第3章 理療師交互下的機(jī)器人步態(tài)規(guī)劃方法
    3.1 引言
    3.2 基于李群和旋量理論的運(yùn)動(dòng)學(xué)建模
        3.2.1 基于指數(shù)積方法的正運(yùn)動(dòng)學(xué)建模
        3.2.2 基于Paden-Kahan子問題求解的逆運(yùn)動(dòng)學(xué)建模
        3.2.3 足跟末端物體速度矢量及雅可比矩陣
    3.3 理療師交互下的三維步態(tài)時(shí)空規(guī)劃方法
        3.3.1 理療師空間與機(jī)器人空間的康復(fù)步態(tài)軌跡映射
        3.3.2 理療師空間與機(jī)器人空間的速度映射
        3.3.3 減重機(jī)構(gòu)與電動(dòng)跑臺(tái)運(yùn)動(dòng)規(guī)劃
    3.4 理療師步態(tài)數(shù)據(jù)的機(jī)器學(xué)習(xí)方法
1約束的Huber損失最小化學(xué)習(xí)算法">        3.4.1 l₁約束的Huber損失最小化學(xué)習(xí)算法
        3.4.2 理療師實(shí)測步態(tài)數(shù)據(jù)的回歸學(xué)習(xí)
    3.5 步行訓(xùn)練起始段與終止段步態(tài)規(guī)劃
        3.5.1 起始段關(guān)節(jié)軌跡規(guī)劃
        3.5.2 終止段關(guān)節(jié)軌跡規(guī)劃
        3.5.3 步態(tài)規(guī)劃實(shí)例
    3.6 本章小結(jié)
第4章 基于李群和旋量理論的人機(jī)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)建模
    4.1 引言
    4.2 基于李群和旋量理論的拉格朗日方程動(dòng)力學(xué)建模方法
        4.2.1 拉格朗日方程的李群表示
        4.2.2 運(yùn)動(dòng)旋量及空間速度雅可比矩陣求解
        4.2.3 串聯(lián)機(jī)器人關(guān)節(jié)空間動(dòng)力學(xué)模型的李群表示
    4.3 下肢步態(tài)康復(fù)訓(xùn)練機(jī)器人動(dòng)力學(xué)建模
        4.3.1 機(jī)器人關(guān)節(jié)空間動(dòng)力學(xué)模型
        4.3.2 機(jī)器人關(guān)節(jié)空間動(dòng)力學(xué)仿真
    4.4 人體步行動(dòng)力學(xué)建模
        4.4.1 步行運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)原理
        4.4.2 擺動(dòng)腿動(dòng)力學(xué)模型
        4.4.3 支撐腿動(dòng)力學(xué)模型
        4.4.4 人體步行動(dòng)力學(xué)模型及仿真
    4.5 人機(jī)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)建模與特性分析
    4.6 本章小結(jié)
第5章 步態(tài)康復(fù)訓(xùn)練人機(jī)共融系統(tǒng)自適應(yīng)控制策略
    5.1 引言
    5.2 步態(tài)康復(fù)訓(xùn)練人機(jī)共融控制系統(tǒng)總體架構(gòu)
    5.3 關(guān)節(jié)空間康復(fù)步態(tài)軌跡控制策略研究
        5.3.1 氣動(dòng)比例閥控缸系統(tǒng)及獨(dú)立關(guān)節(jié)位置控制算法
        5.3.2 線性解耦軌跡跟蹤控制算法
        5.3.3 仿真研究
        5.3.4 兩種關(guān)節(jié)空間底層控制策略的對(duì)比
    5.4 基于導(dǎo)納模型的交互層自適應(yīng)控制策略
        5.4.1 人機(jī)交互模型的確定
        5.4.2 基于Sigmoid函數(shù)的變參數(shù)導(dǎo)納控制算法
        5.4.3 基于強(qiáng)化學(xué)習(xí)的參數(shù)自適應(yīng)導(dǎo)納控制算法
    5.5 本章小結(jié)
第6章 樣機(jī)系統(tǒng)控制試驗(yàn)及康復(fù)訓(xùn)練試驗(yàn)研究
    6.1 引言
    6.2 步態(tài)康復(fù)訓(xùn)練人機(jī)共融系統(tǒng)試驗(yàn)樣機(jī)
        6.2.1 步態(tài)康復(fù)訓(xùn)練機(jī)器人
        6.2.2 理療師穿戴操控外骨骼
        6.2.3 氣壓比例驅(qū)動(dòng)及伺服控制系統(tǒng)
    6.3 理療師交互下的步態(tài)規(guī)劃試驗(yàn)
        6.3.1 平地步態(tài)規(guī)劃試驗(yàn)
        6.3.2 電動(dòng)跑臺(tái)上的全程步態(tài)規(guī)劃試驗(yàn)
    6.4 關(guān)節(jié)空間康復(fù)步態(tài)軌跡控制試驗(yàn)
        6.4.1 單關(guān)節(jié)氣缸位置伺服控制試驗(yàn)
        6.4.2 雙關(guān)節(jié)軌跡跟蹤控制試驗(yàn)
    6.5 康復(fù)訓(xùn)練中人機(jī)共融控制試驗(yàn)
        6.5.1 被動(dòng)康復(fù)訓(xùn)練試驗(yàn)
        6.5.2 主動(dòng)康復(fù)訓(xùn)練試驗(yàn)
    6.6 本章小結(jié)
第7章 結(jié)論
    7.1 研究工作總結(jié)
    7.2 論文創(chuàng)新點(diǎn)
    7.3 工作展望
參考文獻(xiàn)
致謝
攻讀學(xué)位期間的研究成果


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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博士論文
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[2]結(jié)合旋量理論的串聯(lián)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)特性分析及運(yùn)動(dòng)控制研究[D]. 陳慶誠.浙江大學(xué) 2015
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[4]坐/臥式下肢康復(fù)機(jī)器人研究[D]. 史小華.燕山大學(xué) 2014
[5]基于sEMG與交互力等多源信號(hào)融合的下肢外骨骼康復(fù)機(jī)器人及其臨床實(shí)驗(yàn)研究[D]. 范淵杰.上海交通大學(xué) 2014
[6]全方位移動(dòng)下肢康復(fù)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)控制方法研究[D]. 姜瑩.沈陽工業(yè)大學(xué) 2013
[7]臥式下肢康復(fù)機(jī)器人研究[D]. 孫洪穎.哈爾濱工程大學(xué) 2011
[8]人體典型運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)仿真分析[D]. 唐剛.上海交通大學(xué) 2011
[9]基于柔性外骨骼人機(jī)智能系統(tǒng)基礎(chǔ)理論及應(yīng)用技術(shù)研究[D]. 張佳帆.浙江大學(xué) 2009

碩士論文
[1]基于肌電反饋的下肢康復(fù)機(jī)器人自適應(yīng)交互控制[D]. 郭子暉.燕山大學(xué) 2016
[2]下肢康復(fù)機(jī)器人軌跡規(guī)劃及其柔順性控制研究[D]. 周家旺.武漢理工大學(xué) 2015
[3]偏癱患者輔助行走下肢康復(fù)外骨骼系統(tǒng)開發(fā)研究[D]. 吳海杰.浙江大學(xué) 2014
[4]多位姿下肢康復(fù)機(jī)器人平臺(tái)的研制[D]. 楊潤澤.清華大學(xué) 2012
[5]下肢康復(fù)醫(yī)療外骨骼訓(xùn)練控制系統(tǒng)研究與初步實(shí)現(xiàn)[D]. 董亦鳴.浙江大學(xué) 2008



本文編號(hào)：3014638