下肢康復(fù)機(jī)器人按需輔助控制方法研究.pdf

1、康復(fù)機(jī)器人由于具備運(yùn)動(dòng)可重復(fù)性高、位置精確可控、能記錄患者重要狀態(tài)信息等特點(diǎn)，逐漸成為可以取代傳統(tǒng)理療師進(jìn)行物理康復(fù)訓(xùn)練的重要工具。老年人容易遭受腦卒中等神經(jīng)功能疾病的侵害，大多數(shù)此類疾病的幸存者都存在運(yùn)動(dòng)功能受損問題。根據(jù)此類患者的病理特點(diǎn)，康復(fù)治療需要實(shí)現(xiàn)肢體協(xié)調(diào)性和肌肉力量的共同康復(fù)。此外，在機(jī)器人輔助運(yùn)動(dòng)康復(fù)領(lǐng)域，機(jī)器人的控制方法需充分考慮患者的主動(dòng)性，防止由于過多的外界輔助而造成患者自身懈怠和康復(fù)效果下降。根據(jù)患者在不同階段的

2、生理特點(diǎn)和康復(fù)需求，本文主要研宄提高主動(dòng)參與程度的康復(fù)機(jī)器人按需輔助控制方法。為此進(jìn)行了以下研宄工作:
　　(1)針對(duì)處在康復(fù)初期的患者，以提高肢體協(xié)調(diào)性為康復(fù)目的，依托現(xiàn)有的下肢康復(fù)機(jī)器人平臺(tái)，研究基于阻抗模型的人機(jī)交互方法。在此基礎(chǔ)上，進(jìn)一步研究機(jī)器人輔助水平調(diào)整方案，提出基于自適應(yīng)阻抗模型和虛擬管道的控制方法，實(shí)現(xiàn)一種根據(jù)受試者運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)而調(diào)整機(jī)器人輔助力，能夠有效提高肢體協(xié)調(diào)性和靈活性的按需輔助控制方法。在實(shí)際環(huán)境中對(duì)所提控

3、制方法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證和分析。
　　(2)在患者的肢體靈活性和協(xié)調(diào)性得到明顯改善后，需進(jìn)行增強(qiáng)肌肉力量的康復(fù)訓(xùn)練。由于運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)不能定量評(píng)估其物理運(yùn)動(dòng)能力，引入骨骼肌肉模型，利用其實(shí)現(xiàn)對(duì)肌力和關(guān)節(jié)力矩的定量評(píng)估。重點(diǎn)研究骨骼肌肉模型的建模方法，提出個(gè)性化的骨骼肌肉幾何學(xué)子模型，實(shí)現(xiàn)對(duì)肌肉長度和肌肉收縮力力臂的評(píng)估。結(jié)合正、逆動(dòng)力學(xué)基本原理，利用優(yōu)化算法進(jìn)一步對(duì)整體模型的參數(shù)進(jìn)行個(gè)性化調(diào)整。最后對(duì)整體模型的可行性和有效性進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證與分析