當(dāng)前社會(huì)中,人類(lèi)因衰老或事故等原因,下肢運(yùn)動(dòng)障礙患者日益增多,針對(duì)該類(lèi)患者的下肢外骨骼康復(fù)機(jī)器人已成為機(jī)器人領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。針對(duì)下肢外骨骼康復(fù)機(jī)器人的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、外骨骼動(dòng)力學(xué)模型、人體-外骨骼動(dòng)力學(xué)模型、人體運(yùn)動(dòng)意圖解碼和控制系統(tǒng)等方面展開(kāi)研究,研究?jī)?nèi)容如下:在深入研究人體下肢生理學(xué)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上,針對(duì)主動(dòng)運(yùn)動(dòng)的關(guān)節(jié),選用直流無(wú)刷電機(jī)搭配諧波減速器的驅(qū)動(dòng)方案,開(kāi)發(fā)了一種結(jié)構(gòu)緊湊、維修和更換方便的模塊化關(guān)節(jié),確定了外骨骼機(jī)器人的整體結(jié)構(gòu),并在Creo中建立了虛擬樣機(jī)。利用Denavit-Hartenberg參數(shù)法構(gòu)了建外骨骼機(jī)器人矢狀面的運(yùn)動(dòng)學(xué)模型。利用Lagrange法建立外骨骼機(jī)器人本體的動(dòng)力學(xué)模型,結(jié)合Matlab/Simulink軟件完成仿真,探究了外骨骼機(jī)器人在一個(gè)步態(tài)周期內(nèi),完成期望軌跡髖和膝兩個(gè)關(guān)節(jié)的力矩變化規(guī)律。建立了人體-外骨骼系統(tǒng)的整體動(dòng)力學(xué)模型,提出了一種可以快速獲取人體關(guān)節(jié)肌肉力矩的方法�；诒砻婕‰娦盘�(hào)的產(chǎn)生原理和特點(diǎn),在Matlab/Simulink中構(gòu)建表面肌電信號(hào)的信號(hào)處理系統(tǒng),通過(guò)對(duì)基于信號(hào)特征值和肌肉激活度的運(yùn)動(dòng)意圖解碼進(jìn)行研究,發(fā)現(xiàn)積分肌電值和均方根值... 

【文章來(lái)源】：華北理工大學(xué)河北省

【文章頁(yè)數(shù)】：83 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

上海交通大學(xué)研制的下肢康復(fù)外骨骼Fig.4LowerlimbexoskeletonrehabilitationdevelopedbyShanghaiJiaotongUniversity

華北理工大學(xué)碩士學(xué)位論文-6-以模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)為核心算法，結(jié)合人體下肢的生物力學(xué)模型，實(shí)現(xiàn)了基于人體表面肌電信號(hào)獲取人體運(yùn)動(dòng)意圖信息，并以該運(yùn)動(dòng)意圖信息作為控制輸入的外骨骼機(jī)器人系統(tǒng)[19]。該外骨骼機(jī)器人系統(tǒng)已選取合適的患者進(jìn)行人機(jī)試驗(yàn)，其中三名患者經(jīng)過(guò)康復(fù)訓(xùn)練后，已經(jīng)有兩名患者可以獨(dú)立行走。圖4上海交通大學(xué)研制的下肢康復(fù)外骨骼Fig.4LowerlimbexoskeletonrehabilitationdevelopedbyShanghaiJiaotongUniversity2）電子科技大學(xué)電子科技大學(xué)設(shè)計(jì)了一款主要以行走助力為目標(biāo)的下肢外骨骼機(jī)器人，如圖5所示，此系統(tǒng)主要由四個(gè)主動(dòng)運(yùn)動(dòng)的關(guān)節(jié)、智能鞋以及輔助支撐的拐杖機(jī)構(gòu)組成。其在工作過(guò)程中，是通過(guò)布置在關(guān)節(jié)以及腳底的傳感器獲取信息，然后結(jié)合控制系統(tǒng)判斷意圖并驅(qū)動(dòng)下肢外骨骼運(yùn)動(dòng)。此裝置可輔助患者完成站立和行走等大多數(shù)日�；顒�(dòng)，其外骨骼系統(tǒng)整體質(zhì)量只有20公斤左右，可以承受的患者質(zhì)量大概為50公斤，整機(jī)系統(tǒng)由可續(xù)航兩小時(shí)的鋰電池提供動(dòng)力[20]。圖5電子科技大學(xué)研制的下肢康復(fù)外骨骼Fig.5LowerlimbexoskeletonrehabilitationdevelopedbyUniversityofElectronicScienceandTechnology

第2章下肢外骨骼康復(fù)機(jī)器人機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)-11-第2章下肢外骨骼康復(fù)機(jī)器人機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)下肢外骨骼康復(fù)機(jī)器人的使用對(duì)象是一類(lèi)具有下肢運(yùn)動(dòng)障礙的人群，機(jī)器人直接作用于人體，因此，機(jī)器人的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)需要遵循擬人化的思想，因此，首先應(yīng)充分了解人體下肢的生理學(xué)特點(diǎn)，包括下肢的骨骼系統(tǒng)和肌肉系統(tǒng)，然后根據(jù)人體下肢的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，確定外骨骼機(jī)器人的整體尺寸分布，并選擇合適的驅(qū)動(dòng)與傳動(dòng)方式，最后配置所需的傳感器，完成機(jī)器人機(jī)械部分設(shè)計(jì)。2.1人體下肢生理學(xué)基礎(chǔ)在介紹人體下肢骨骼與肌肉系統(tǒng)之前，為便于描述，首先簡(jiǎn)單介紹一下臨床醫(yī)學(xué)中常用的人體參考系，如圖7所示。圖7人體參考系Fig.7Humanreferencesystem2.1.1人體下肢骨骼系統(tǒng)及自由度分布人體下肢骨骼系統(tǒng)主要由支撐人體體重的盆骨、股骨、脛骨和腓骨等幾大骨頭組成，各骨骼、關(guān)節(jié)整體結(jié)構(gòu)及其自由度分布如圖8所示。

【參考文獻(xiàn)】：
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碩士論文
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