卧式下肢康复机器人主动训练控制策略

在卧式下肢康复机器人主动训练过程中,患者对机器人施加的力是不断变化的,如果机器人不能很好的顺从患者的运动意图(即患者施加力的大小)进行及时调整,会给患者带来极大的不舒适感,严重时可能造成二次伤害.针对此问题,提出了一种基于阻抗控制的卧式下肢康复机器人主动训练控制策略,内环采用计算力矩法进行位置控制,外环采用基于位置的阻...     

下肢外骨骼康复机器人的研究与发展

近年来,脑血管疾病的发病率越来越高。众所周知,脑血管疾病引起中枢神经系统损伤,中枢神经系统损伤的患者日常活动能力受限,而解决这些问题已成为重要的研究课题。随着外骨骼机器人研究不断发展,辅助人体进行日常活动的需求得到有效回应。本文将从国内及国外两个方面综合阐述目前下肢外骨骼康复机器人的研究现状,以及关键技术及发展,从研究和开发角度对康复机器人的发展方向进行详述。     

坐卧式下肢康复机器人的机构设计与仿真

针对脑卒中早期卧床患者身体虚弱、平衡能力差的特点,提出一种坐卧式下肢康复机器人,可以实现患者下肢在矢状面和冠状面内的空间运动。对这一康复机器人进行机构设计,对其连杆机构进行运动学正反解计算,求解速度雅可比矩阵,并通过五次多项式插值规划路径。为提高这一康复机器人在操作空间中轨迹跟随的准确性,设计比例微分交叉耦合控制器,并通过仿真验证其优越性。     

基于足底力反馈的踝关节主被动康复策略

踝关节机能损伤人群数量增长与康复医师紧缺是现阶段面临的一个重要社会问题,为此,基于一款2-SPU/RR踝关节康复机器人提出一种主被动结合的辅助康复策略。首先建立虚拟样机模型和对应的结构简图,进行运动学分析,求解了机器人的工作空间,结果表明该机器人能够满足踝关节跖屈-背屈和内翻-外翻复合运动需求。然后针对目前康复机器人主要研究内容为被动康复问题,未能根据患者脚踝实际损伤情况进行康复,提出一种踝关节机器人主被动康复结合的方法。先预设康复运动轨迹,基于足底压力数据和力感知算法获得患者的运动意图,通过软硬件控制系统实现机器人主动跟随,同时将运动轨迹进行记录和数据化。最后对描迹轨迹进行优化,根据优化轨迹使用5段S型加减速控制方式进行定制化被动康复。主被动康复系统实现了机器人跟随控制与患者主动行为感知的结合,有助医师对踝关节机能损伤患者的诊断与治疗。     

下肢康复机器人屈伸训练轨迹规划

针对下肢屈伸训练,在机器人末端工作空间内,确定了直线和圆弧相结合的运动轨迹,根据轨迹规划对末端位移、速度、加速度连续性的要求,假设加速度按正弦变化,由直线、圆弧轨迹起点和终点的约束条件求积分得到位移、速度、加速度函数表达式,并利用MATLAB软件得到机器人末端在XY平面内的轨迹,并求解了轨迹上机器人末端位姿与时间的关系,由数值解法求解逆运动学,得到了机器人若干时刻的关节位移,证明了轨迹规划的可行性,同时为机器人仿真的驱动函数提供数据。     

面向下肢康复的柔性外骨骼机器人进展研究

作为近年来新兴的机器人技术,柔性外骨骼结合了柔性驱动和可穿戴机构,有效解决了传统刚性外骨骼机器人重量大、顺应性差、效率低、穿戴舒适性差的问题,因此尤其适用于运动障碍患者的辅助行走及运动康复,已成为主动康复领域发展的重要方向之一.本综述聚焦下肢柔性外骨骼助行机器人近十年的创新与应用进展,收集整理了 60篇目标文献,其中,...     

卧式下肢康复机器人的设计与研究

针对人体下肢运动能力受损患者,研制了一种新型躺式下肢康复机器人。采用定轨式模拟椭圆形步态轨迹,进行康复训练。应用UG建模,进行了运动学分析和ADAMS仿真,验证了机构设计的可行性,具有一定的研究意义。     

下肢外骨骼康复机器人的自适应控制研究

针对下肢外骨骼康复机器人的动力特性,为实现康复训练过程中控制的实时性和高精度,消除系统中存在的未建模动态、外部扰动和非线性不确定性的影响,本文提出采用两个相互独立控制器共同作用控制方法,即基于标称模型的计算力矩控制器和变结构鲁棒自适应补偿控制器。补偿控制器基于Lyapunov函数法,通过引入一个动态信号和非线性阻尼项来抑制未建模动态、外部有界扰动和非线性不确定项的影响。设计的自适应律通过在线刷新系统的不确定参数,增强了控制系统的鲁棒性并保证系统达到全局渐近稳定。通过Lyapunov稳定性定理和仿真结果证明了该控制策略的可行性和有效性。     

康复外骨骼机器人在肢体康复中的应用进展

康复外骨骼机器人的适用对象主要是存在肢体活动功能障碍的患者,患者可通过外骨骼阶段性、科学性及精准化的训练来完成康复治疗。但目前市面上康复外骨骼机器人种类繁多、形式各异,分类问题是一个难点。根据康复外骨骼机器人在人体辅助位置的不同,对目前国内外具有代表性的康复外骨骼机器人进行了分类汇总;对康复外骨骼机器人的不同驱动方式进行了详细概述,并分析了不同驱动方式的研究现状;在根据康复治疗的所处阶段采取相应训练模式的角度,重点分析了康复外骨骼机器人的针对性训练模式。对目前康复外骨骼的技术重难点进行总结和展望,旨在为后续康复外骨骼机器人的研究提供参考。     

一种下肢外骨骼康复机器人优化的结构设计与控制仿真分析

越来越多的脑卒中患者使得理疗师的康复训练工作繁重且康复效果评估体系不完整,针对此现状,设计出一款优化的外骨骼康复机器人模型。介绍了该机器人优化的结构设计,并对其进行了相对应的控制策略分析,进而提出一种控制方法并进行了仿真分析。仿真实验研究表明,所提出的控制策略在跟踪精度和速度上都具有明显的优势。     

下肢康复训练机器人AVR单片机控制系统

研究了一种新型机器人下肢康复训练机器人,它通过模拟正常人的行走姿态,对下肢有运动障碍的病人开展下肢康复训练,有助于病人恢复其一定的运动功能。介绍了它的机械结构和工作原理,以及由AVR单片机实现的控制系统和软件设计。经过实验及数据分析,样机具有实现模拟正常人的行走姿态的功能。     

下肢康复训练机器人的运动协调仿真

随着机器人技术的发展以及人体运动参数化描述的进步,出现了一种新型机器人--康复训练机器人.而下肢康复训练机器人可以模拟正常人的行走位姿,带动下肢有运动障碍的病人进行康复训练.文中采用曲柄摇杆机构来实现人的跨步过程,分析了连杆上支点的运动轨迹;利用曲柄摇杆机构中增加的连杆和滑轨来实现脚踝的运动,分析了踝关节的运动相位,且与步态运动相协调;通过Matlab和ADAMS的运动仿真优化该机构的设计,并通过实验验证优化结果的合理性,整体简化了下肢康复训练机器人结构,降低成本.     

脚踏式下肢康复训练机器人结构设计及运动学仿真

借助于Pro/E软件建立下肢康复训练机器人的三维模型并设计了可以改变步长运动和进行位姿调整的步态运动机构。通过实验,对下肢康复训练机器人的工作步速范围、负载能力以及下肢关节运动角度进行分析,验证脚踏式下肢康复训练机器人设计的合理性。对设计结构进行了运动学仿真,仿真结果表明该机构能够较好地模拟人的实际步态运动,符合下肢康复系统的整体要求。     

下肢康复训练机器人步态运动机构设计

借助于Pro／E软件建立了下肢康复训练机器人步态运动机构的参数化运动学模型，基于对不同参数简化模型的分析，设计了一种步态运动机构，对设计结果进行了运动学仿真，仿真结果表明该机构能够较好地模拟人的实际步态运动，符合下肢康复系统的整体要求。同时得出了实现理想步态运动所需的驱动电机等效速度参数，为进一步的机构控制系统设计提供了必要依据。     

髋关节康复训练器控制系统设计与研究

设计下肢膝关节以上截肢患者髋关节康复训练器的控制系统。根据膝关节以上截肢患者的运动特点,使用AVR单片机控制磁粉制动器,产生康复者所需要的力矩,锻炼康复者的膝关节以上肌肉。计算截肢患者在康复训练中时间和能量消耗,对下肢康复训练建立一种新的训练模式。利用运算速率高、抗干扰功能强大和便于控制的AVR单片机,通过C语言编程,结合下肢残肢康复训练实际临床理论,达到自动控制理论和下肢康复训练之间的完美结合。该康复训练器运用自动控制原理可以成功的实现对髋关节部分肌肉的锻炼,精准的控制下肢康复训练的载荷,实现对髋关节肌肉康复训练系统的训练方案的进一步探索。     

下肢康复训练机器人机构运动分析与仿真

一种以开式链机构的设计方案,实现对下肢运动障碍患者髋关节以及膝关节的关节屈伸进行康复训练,并根据此方案假定一种训练模式,进行相应的运动学分析,最后建立了整个方案的三维模型,并进行了仿真分析;得到的分析仿真结果对后续研究驱动电机的控制方法提供了一定的依据。     

2-URS&UPS下肢康复机器人的设计与仿真

随着现代社会的自动化迅速发展,由于事故频发,加上自然灾害和身体疾病导致偏瘫患者增加,必要的康复训练在患者的康复中亦为重要。为了更好的提高康复训练的效果,达到患者不同时期的康复需求,提出一种以2-URS&UPS并联机构为机构原型的下肢康复机器人。该机构具有六自由度,可以做三维复合运动,文中采用5R机构代替虎克铰链,增大了机构的运动空间,利用SolidWorks建模与ADAMS仿真结合的方法,综合不同的康复训练要求,建立康复训练的运动轨迹并进行了模拟运动仿真。仿真结果表明,该下肢康复机器人能满足患者不同时期的康复需求,为下肢康复机器人的设计与研究奠定一定的理论基础。     

五杆变胞机构下肢康复机器人的性能分析

脑卒中现代人身体残疾的主要原因之一。相关肢体康复训练器的研究很多,但坐姿康复机器人的相关研究尚未见到。在基于中风康复训练的循序渐进要求和康复机器人的运动柔顺性控制前提下,设计了一种轨迹可调的五杆变胞机构下肢康复机器人。对机器人的下肢训练机构进行性能分析,求解两个曲柄处传动轴任意工作状态和任意时刻的受力分布情况,并利用MATLAB软件进行仿真。结果表明:我们设计的下肢运动机构满足运动幅度可调和承载力需求,不同工作状态下两传动轴承受的阻力变化不大;结合分析的结果使选用的电机功率可以达到最小化;根据受力的波动情况,也可为后期进一步研究康复机器人机构运动的柔顺性控制提供一定的依据。     

坐姿下肢康复机器人的运动学分析及运动仿真

针对中风偏瘫患者及意外事故造成基本运动能力丧失的患者,研制了一种新型坐姿下肢康复机器人。采用连杆机构模型,模拟人体下肢运动,通过连杆带动人的髋、膝、踝关节运动,对其损伤组织进行相应的康复训练。利用解析法对机器人的运动过程进行分析,推导出各构件的运动方程及运动参数。基于运动学分析,运用MATLAB软件推导原动件控制规律,设计一种康复训练模式,再用ADAMS软件进行仿真。根据仿真结果对训练方案进行修正,以进一步优化设计。