基于神经修复方法的肩关节康复机器人设计与仿真

人体上肢的康复取决于肩关节运动功能的恢复,在分析了肩关节生理特征和运动特性的基础上,根据肩关节康复运动训练的要求,设计了一种以3DOF串并混联机构为原型的肩关节康复机器人。该机构具有3个转动自由度,可以做三维复合运动,采用的串并联机构保证了机构的对中性和稳定性,增大了机构的运动空间,运用Creo软件对肩关节康复机器人进行三维建模,并根据神经修复方法,针对于软瘫期肩关节的康复特点,对肩关节康复机器人进行了仿真,分析结果显示,该肩关节康复机器人能满足患者软瘫期的康复需求,肩关节康复机器人设计合理,它为肩关节康复机器人的设计与研究奠定了一定的理论基础。     

一种基于3-UU并联机构的腕关节康复机器人研制

在3-UU并联机构基础上研制腕关节康复机器人样机,辅助中风患者进行腕关节康复训练。回顾了3-UU机构演化过程和自由度,根据3-UU机构的约束关系和几何特性,采用球坐标法和滚动-俯仰-偏航（Roll-Pitch-Yaw,RPY）法分析机构逆运动学,得到机构平台和驱动的关系式;将研制的样机与经典的3-RRR腕关节康复机构进行对比,得出本机构不存在多解和奇异值等优点;对样机运动性能以及前臂两大肌群的肌电信号进行了测试。实验表明,该机构的最大横滚角度为-90°～90°,俯仰角度为-90°～90°,虚拟偏航角度为-180°～180°,最高能产生950 mV的肌电信号。上述结果表明,所研制的样机能满足腕关节运动需求,对前臂肌群进行训练。     

一种气动驱动新型上肢康复机器人

结合临床康复医学理论及临床康复经验对上肢康复机器人方案进行研究,设计了一种应用于偏瘫患者康复训练的气动式上肢康复柔性机器人,进而将气动技术的安全性、柔顺性应用到康复领域中来,有效地实现了患肢由完全被动到以被动为主逐渐到以主动为主,最后康复到完全主动训练过程的适宜模式.     

一种新型踝关节康复机器人系统设计

脑卒中患者因运动功能神经损伤造成肢体运动功能障碍,对患者日常生活水平造成严重影响.踝关节作为人体下肢的承重关节,是维持人体站立、行走和跑跳等运动的关键部位,也是卒后康复训练的重要内容.人工训练模式治疗师工作强度大,且因治疗师临床经验差异造成康复训练效果不同.现有康复辅助器械以健康者踝关节运动模型为基础,忽略了患者的个性...     

一种偏瘫上肢复合运动的康复训练机器人

介绍了一种用于偏瘫上肢复合运动的康复训练机器人,该机器人可以带动患者患肢完成大范围、大幅度的复合动作训练,并可以实现主动、被动、抗阻、助力等多种训练模式,同时具有较高的安全性。     

一种新型上肢康复机器人设计与分析

针对现有康复机器人系统的不足,设计了一种新型3个自由度上肢康复机器人结构,采用Denavit-Hartenberg(D-H)方法建立了机器人运动学模型,并分别进行了正运动学和逆运动学分析,应用Matlab和ADAMS软件分别从理论计算和三维模型仿真方面对该机械结构进行了位移、速度和加速度的分析和比较,仿真结果和样机的实验结果证实了设计的可行性。     

一种新型上肢康复机器人设计与分析

针对现有康复机器人系统的不足,设计了一种新型3个自由度上肢康复机器人结构,采用Denavit—Hartenberg（D—H）方法建立了机器人运动学模型,并分别进行了正运动学和逆运动学分析,应用Matlab和ADAMS软件分别从理论计算和三维模型仿真方面对该机械结构进行了位移、速度和加速度的分析和比较,仿真结果和样机的实验结果证实了设计的可行性。     

一种并联机器人的神经内分泌智能控制器

针对并联机器人结构复杂、控制精度要求高的特点,首先对一种新型6-PSS并联机器人进行了运动学分析,然后根据神经内分泌调节原理和抽象出的二种内分泌调节的反馈机制,设计了一种新型的智能控制器,并给出了其调节规律。该控制器结构上遵循内分泌调节模型,策略上遵循内分泌规律。通过仿真实验证明了神经内分泌智能控制器在快速性、稳定性上均优于PID控制器,该控制方法为机器人的复杂控制提出了一种新思路。     

一种上肢康复机器人的运动仿真与实验研究

近年来中风患者日益增多,针对中风患者上肢康复训练等问题,提出了一种新型的上肢康复机器人,建立了该康复机器人的运动学反解方程,对"8"字形",0"字形",1"字形等典型康复轨迹进行了仿真与实验研究。首先建立运动曲线,并利用MATLAB编程生成轨迹曲线,其次在ADAMS环境中建立机构的虚拟样机,通过仿真可以看出速度和加速度平滑连接,没有突变现象,最后通过实验证明了机构的合理性以及运动学反解的正确性。该研究对后续的动力学以及控制系统的设计奠定了基础。     

一种上肢康复机器人机械臂的结构优化分析

设计了一种上肢康复机器人,其运动部分采用大L形悬臂梁结构来实现,因而其静态刚度和转动惯量的最小化是该机器人结构优化的主要目标。根据人机肩关节轴对齐度的要求,确定了静态刚度满足的条件;通过拓扑优化计算,对运动结构件进行了轻量化设计。通过对比优化前后的结构,表明修改后的结构力学性能明显改善,完全满足设计要求。     

外骨骼康复机械手的结构设计及仿真分析

为解决中风患者传统康复训练效率低、成本高、不易在家中操作等问题,提出了外骨骼康复机械手的研究,首先建立了人手正逆运动学模型,然后以食指为例设计了外骨骼康复机械手结构,最后利用ADAMS软件进行运功学仿真,从而验证了设计结果的正确性。为控制系统的设计和物理样机的制造提供了理论依据。     

新型RR-RURU踝关节康复机器人机构的设计与分析

基于无耦合RR-RURU转动并联机构设计出一种新型踝关节康复机器人。利用螺旋理论对机构进行了运动输出特性分析和自由度计算;推导出机构动平台的姿态方程和角速度方程,讨论了机构满足运动学完全各向同性的结构条件;根据机构分支运动链的运动螺旋系的线性相关性,分析了机构的运动学奇异性并给出其奇异位形;研究了机构的工作空间,得到其可达工作空间的三维图形。绘制出新型踝关节康复机器人的CAD模型,利用临床医学步态分析数据（CGA）得到其输出角位移曲线,并对其动力学进行了虚拟样机仿真。研究结果为该新型踝关节康复机器人的样机试制提供了理论基础。     

Multi-objective Optimization of a Parallel Ankle Rehabilitation Robot Using Modified Differential Evolution Algorithm

Dimensional synthesis is one of the most difficult issues in the field of parallel robots with actuation redundancy. To deal with the optimal design of a redundantly actuated parallel robot used for an...     

下肢行走康复训练机器人机械结构设计

针对由于神经损伤而导敛下肢运动障碍的患者康复训练问题,设计一种气压驱动的下肢行走康复训练机器人的机械结构.以Pro/E为基础,构建了该机构的三维虚拟模型.着重分析了人体行走过程中重心的变化规律,设汁了计心平衡机构并进行了运动学分析,仿真结果验正了该机构设计和控制方法的有效性和可行性.     

基于力阻抗控制的手臂康复机器人实验研究

把阻抗控制理论运用于手臂康复机器人控制中,使用基于力阻抗控制模型设计了系统的控制器。利用MATLAB/Simulink系统设计工具建立了系统控制模型,并在dSPACE实时仿真平台上进行了实验研究。结果表明,通过调节控制器中的刚度系数、阻尼系数可以使手臂康复机器人具有不同的刚度特性和阻尼特性。该控制器实现了被动和主动两种训练模式中机器人的柔顺运动控制。     

上肢康复机器人动力学模型参数辨识

上肢康复机器人是一个非线性、多耦合的系统,对其建立精确的动力学方程较为困难,故无法直接应用于控制系统中。基于拉格朗日法建立康复机器人动力学方程,设计一条激励轨迹,并运用激励轨迹得到的关节力矩和关节角度等相关数据进行动力学参数辨识。使用递归最小二乘法辨识法得到较为精确的上肢康复机器人动力学方程,并通过设计相应的验证轨迹,证明了辨识得到的动力学方程的有效性。     

体感控制的上肢外骨骼镜像康复机器人系统

为辅助患肢进行自主康复训练,研制了一种体感控制的上肢外骨骼镜像康复机器人系统。设计了可穿戴式三自由度上肢康复机械臂,利用Kinect传感器提取人体6个骨骼关节点数据,计算所需控制参数,将健肢的体势动作转化为控制信号,控制机械臂带动患肢做镜像或同步运动康复训练。搭建了上肢外骨骼康复机器人系统实验平台,分别进行了单关节镜像控制和多关节联动同步控制穿戴实验,系统具有良好的体感控制随动性能,能满足上肢康复训练的要求。     

基于神经元振荡器的下肢助力机器人动力学仿真

为实现下肢助力机器人与人运动的同步,提出了一种基于神经元振荡器的智能控制方法,并将此方法应用于助力机器人的研究中.首先,建立了两自由度下肢助力机器人的机械模型.其次,在现有神经元的基础上,设计了一种新的下肢助力机器人神经元振荡器,并分析了它的特性.最后,将该神经元振荡器应用于助力机器人关节的控制中并进行动力学仿真,仿真...     

基于虚拟现实的踝关节康复机器人的综述

根据国内外踝关节康复器械的研究现状,提出了基于虚拟现实的踝关节康复机器人的构成,其本质是一种触觉感知接口。从医学、虚拟现实技术和触觉感知接口技术的角度,阐述了亟待解决的虚拟现实建模、三维图形处理、系统融合、透明性、灵敏度等关键技术。分析了康复方案及功能评价策略的制定。     

包含串并联关节的排牙机器人运动学分析

针对串联关节和并联关节各自的特点,提出了一种由5自由度串联机构和并联机构组成的排牙机器人,通过对排牙机器人机构的分析,建立了其运动学方程。对运动学逆问题进行了分析并且应用解析法和矩阵法推导出各个关节的位姿矩阵,在已知患者的牙弓曲线和各散牙的末端位姿时,便可通过以上算法求得各个关节的位置和姿态。最后以下左牙为算例,对各个关节的位姿矩阵进行了求解。结果表明:本文提出的算法合理有效,解决了排牙机器人部分运动学问题。