普惠性下肢精準康復機器人的設計及實現(xiàn).pdf

1、康復治療是有效降低致殘率和提高患者生活質量的主要途徑。大量患者在醫(yī)院治療后仍需在社區(qū)與家庭進行康復訓練。社區(qū)與家庭已成為促進肢體失能者逐漸恢復生活自理能力的康復訓練主戰(zhàn)場。
　　不同患者身高和腿長不盡相同，同一患者在不同康復期所需的康復訓練軌跡、幅度、力度等要求也存在個性化差異。粗放式康復訓練易形成異常動作或事倍功半的康復效果。高端康復機器人能夠滿足患者精準康復訓練需求，但其售價高昂、操作復雜，難以在社區(qū)與家庭進行普及與推廣。

2、r>　　本論文主要研究適于社區(qū)與家庭使用并可精準實現(xiàn)患者下肢個性化訓練的康復機器人。主要研究內容如下:
　　第一章，在全球特別是我國肢體失能者大量存在的背景下，闡述了借助康復機器人康復治療的可行性，并綜述國內外康復機器人的發(fā)展現(xiàn)狀。針對普惠性、智能化、個性化的發(fā)展要求，確立了在普惠性條件下實現(xiàn)下肢精準訓練康復機器人的研究方向與研究內容。
　　第二章，準確、有效的運動生理信息是實現(xiàn)精準化康復訓練的基礎。為了保障不同個體、不同康

3、復期的精準康復訓練，針對康復效果評價指標，研發(fā)了一種集肌電信號、足底壓力、關節(jié)活動度、脈搏信號于一體的多源信息感知系統(tǒng)。對其進行了性能測試與試驗驗證，為機器人的研制和評價提供了平臺。
　　第三章，針對具有普惠性的踏車式康復訓練器缺少量化訓練的依據，分析了患者坐姿、曲柄長度和速度對髖、膝關節(jié)運動的影響，為精準康復訓練提供參考。針對踏車式康復訓練器運動軌跡單一的不足，設計了一種既適于社區(qū)與家庭使用，又可實現(xiàn)個性化訓練軌跡、幅度的組合式

4、多位姿下肢康復機器人，并從理論與實踐上驗證了該機器人的可行性。
　　第四章，為了更好地提高普惠性下肢精準康復機器人的訓練效果，對等速訓練的關鍵問題展開了研究。對人體髖、膝關節(jié)等速運動規(guī)律和過程進行了分析，提出了一種髖、膝關節(jié)等速訓練的控制策略，并對該控制策略進行了仿真驗證。
　　第五章，為更好地適應社區(qū)與家庭使用環(huán)境，實現(xiàn)“人-機-環(huán)境”融合，提出了一種軌跡可變、幅度可調、可折疊、可嫁接的混合驅動柔性機構。研究連桿機構要素對

5、運動軌跡、幅度的影響，為設計柔性機構提供了支撐。針對實現(xiàn)固定軌跡的四桿機構尺寸綜合問題，提出了一種遺傳-擬牛頓混合的桿長優(yōu)化算法。利用可嫁接柔性機構設計了一種坐臥式下肢康復機器人。
　　第六章，對第五章所設計的機器人進行了分析與驗證。從運動學角度驗證了該機器人的可行性，通過動力學分析為機器人柔順控制提供依據，開發(fā)了控制系統(tǒng)和人機交互平臺。樣機試驗表明該機器人能夠實現(xiàn)同異步主被動肢體協(xié)調康復訓練，可精確的實現(xiàn)不同運動軌跡，適于社區(qū)與