人體上肢具備強大的取物能力和復(fù)雜的協(xié)調(diào)能力,在日常生活中有不可或缺的作用。由腦卒中引起的上肢運動功能障礙極大地?fù)p害了人體上肢正常功能,嚴(yán)重影響患者正常生活。隨著腦卒中患病人數(shù)逐年上升,傳統(tǒng)上肢康復(fù)治療方案無法保證康復(fù)的高效性和持續(xù)性,上肢康復(fù)機器人為上肢康復(fù)提供了新的方法和思路。本文圍繞一款外骨骼式康復(fù)機器人展開,針對其控制系統(tǒng)進行設(shè)計研究,主要工作如下:（1）確定康復(fù)機器人總體方案:基于人體上肢關(guān)節(jié)運動學(xué)分析設(shè)計康復(fù)機器人機械結(jié)構(gòu),根據(jù)康復(fù)機器人性能需求選型搭建硬件控制平臺,按照現(xiàn)代軟件工程學(xué)要求設(shè)計研發(fā)控制軟件。（2）基于人體感覺模型提出人體上肢內(nèi)部坐標(biāo)和外部坐標(biāo),根據(jù)人體上肢自然運動數(shù)據(jù),使用多輸出支持向量回歸建立內(nèi)外坐標(biāo)協(xié)調(diào)關(guān)系,進一步提出符合人體上肢運動規(guī)律的康復(fù)機器人運動學(xué)逆解算法。（3）根據(jù)所得逆解算法,結(jié)合上肢康復(fù)訓(xùn)練醫(yī)學(xué)理論和臨床方案,提出患者被動、患者主動、ADL三種康復(fù)訓(xùn)練策略。（4）設(shè)計多種實驗方案對所得康復(fù)機器人總體可用性與穩(wěn)定性、運動學(xué)逆解準(zhǔn)確性與實時性以及三種康復(fù)策略實用性進行分析評價,證明了康復(fù)機器人的設(shè)計研發(fā)滿足臨床康復(fù)醫(yī)學(xué)需求。本文所做研究工作在康復(fù)... 

【文章來源】：華中科技大學(xué)湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：83 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

一款典型外骨骼式上肢康復(fù)機器人

圖 1.4 第一臺上肢康復(fù)機器人 MIT-MANUS2000 年，Lum 聯(lián)合斯坦福大學(xué)，經(jīng)過一系列臨床實驗和改進之后，最終基于PUMA-560 六自由度工業(yè)機器人研制了上肢康復(fù)機器人 MIME（Mirror-ImageMotioEnabler）[37]。MIME 在前臂處配置了六維力傳感器，用于識別人體上肢運動意圖。并且配置了力矩傳感器、機械限位開關(guān)等用于保證裝置的安全性。在更加優(yōu)良的硬件支持下，MIME 具備了多達(dá)四種康復(fù)模式，并且對兩側(cè)患肢都能夠進行康復(fù)訓(xùn)練。另外，MIME 末端執(zhí)行器能夠在三維空間中運動，相比于 MIT-NAMUS，MIME 在上肢康復(fù)治療上具備了更好的性能和更全面的功能。一系列實驗也證明，MIME 能夠?qū)颊呱现\動功能起到一定的恢復(fù)作用[38]。但是 MIME 仍是一款基于末端導(dǎo)引原理的康復(fù)機器人，沒有機構(gòu)能夠與人體上肢節(jié)段相匹配，所以在使用時無法完全控制患者上肢的姿態(tài)[36]。

圖 1.4 第一臺上肢康復(fù)機器人 MIT-MANUS2000 年，Lum 聯(lián)合斯坦福大學(xué)，經(jīng)過一系列臨床實驗和改進之后，最終基于PUMA-560 六自由度工業(yè)機器人研制了上肢康復(fù)機器人 MIME（Mirror-ImageMotioEnabler）[37]。MIME 在前臂處配置了六維力傳感器，用于識別人體上肢運動意圖。并且配置了力矩傳感器、機械限位開關(guān)等用于保證裝置的安全性。在更加優(yōu)良的硬件支持下，MIME 具備了多達(dá)四種康復(fù)模式，并且對兩側(cè)患肢都能夠進行康復(fù)訓(xùn)練。另外，MIME 末端執(zhí)行器能夠在三維空間中運動，相比于 MIT-NAMUS，MIME 在上肢康復(fù)治療上具備了更好的性能和更全面的功能。一系列實驗也證明，MIME 能夠?qū)颊呱现\動功能起到一定的恢復(fù)作用[38]。但是 MIME 仍是一款基于末端導(dǎo)引原理的康復(fù)機器人，沒有機構(gòu)能夠與人體上肢節(jié)段相匹配，所以在使用時無法完全控制患者上肢的姿態(tài)[36]。

【參考文獻】：
期刊論文
[1]我國腦卒中防治仍面臨巨大挑戰(zhàn)——《中國腦卒中防治報告2018》概要[J]. 王隴德,劉建民,楊弋,彭斌,王伊龍.  中國循環(huán)雜志. 2019(02)
[2]腦卒中患者康復(fù)護理現(xiàn)狀與展望[J]. 金奕,徐旭東.  中國護理管理. 2018(06)
[3]康復(fù)機器人概述[J]. 周媛,王寧華.  中國康復(fù)醫(yī)學(xué)雜志. 2015(04)
[4]龍門式上肢偏癱康復(fù)訓(xùn)練機器人[J]. 張宇,孫容磊,王曉紅.  機械設(shè)計與制造. 2014(07)
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[6]支持向量機理論與算法研究綜述[J]. 丁世飛,齊丙娟,譚紅艷.  電子科技大學(xué)學(xué)報. 2011(01)
[7]SVM用于文本分類的適用性[J]. 劉曉亮,丁世飛,朱紅,張力文.  計算機工程與科學(xué). 2010(06)
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[9]上肢康復(fù)機器人發(fā)展現(xiàn)狀的分析與研究[J]. 李慶玲,孫立寧,杜志江.  機械設(shè)計. 2008(09)
[10]周圍神經(jīng)損傷后神經(jīng)系統(tǒng)的可塑性[J]. 馬南,路來金,張敬瑩,張志新.  中國臨床康復(fù). 2006(22)

博士論文
[1]人體上肢運動學(xué)分析與類人肢體設(shè)計及運動規(guī)劃[D]. 陳文斌.華中科技大學(xué) 2012
[2]基于sEMG信號的外骨骼式機器人上肢康復(fù)系統(tǒng)研究[D]. 李慶玲.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2009

碩士論文
[1]上肢外骨骼康復(fù)機器人的控制系統(tǒng)與軟件設(shè)計[D]. 程小為.華中科技大學(xué) 2017
[2]復(fù)現(xiàn)人體上肢運動協(xié)同特性的外骨骼康復(fù)機器人設(shè)計[D]. 王婷.華中科技大學(xué) 2016
[3]下肢外骨骼康復(fù)機器人控制系統(tǒng)設(shè)計與研究[D]. 麻天照.電子科技大學(xué) 2015
[4]肘關(guān)節(jié)康復(fù)訓(xùn)練裝置的研究[D]. 楊明.華中科技大學(xué) 2008



本文編號：3119937