一種多位姿肢體協(xié)調(diào)康復(fù)機(jī)器人的設(shè)計(jì)與分析.pdf

1、針對我國當(dāng)前醫(yī)療發(fā)展不平衡、不充分而急需康復(fù)治療的肢體失能患者眾多;傳統(tǒng)的人工康復(fù)治療效率低、精確性差;現(xiàn)有康復(fù)機(jī)器人訓(xùn)練位姿單一、難以進(jìn)行精準(zhǔn)的軌跡規(guī)劃等問題，以康復(fù)醫(yī)學(xué)理論、人體生物學(xué)特性、機(jī)器人技術(shù)為基礎(chǔ)，根據(jù)患者在不同康復(fù)時(shí)期對不同位姿、不同幅度、不同軌跡的訓(xùn)練需求，研制了一種多位姿肢體協(xié)調(diào)康復(fù)機(jī)器人，主要工作內(nèi)容如下:
　　首先，以人體生物學(xué)特性為依據(jù)，探討了人體不同位姿下的活動(dòng)空間，為康復(fù)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)提供理論支持。利用U

2、G建立了混合驅(qū)動(dòng)上肢訓(xùn)練機(jī)構(gòu)、多自由度下肢訓(xùn)練機(jī)構(gòu)、位姿調(diào)整機(jī)構(gòu)的三維模型。在LabVIEW環(huán)境下對康復(fù)機(jī)器人控制系統(tǒng)架構(gòu)、人機(jī)交互界面進(jìn)行了設(shè)計(jì)。
　　其次，對人機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行了模型簡化，建立了相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型，并對數(shù)學(xué)模型進(jìn)行了運(yùn)動(dòng)學(xué)正、逆分析。依據(jù)中國成年人人體參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)對康復(fù)機(jī)器入主要構(gòu)件進(jìn)行了尺寸綜合分析，并根據(jù)尺寸分析結(jié)果對康復(fù)機(jī)器人的工作空間進(jìn)行了探討從而為后面的物理樣機(jī)實(shí)驗(yàn)提供對照依據(jù)。分析了不同訓(xùn)練模式的康復(fù)特性、適用情

3、況，并闡述了其實(shí)現(xiàn)原理為患者的使用提供了參考。
　　然后，對肢體協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)、人體步態(tài)規(guī)律進(jìn)行了探究分析，并在不同訓(xùn)練形式下對訓(xùn)練軌跡進(jìn)行了規(guī)劃，通過MatLab對規(guī)劃的軌跡進(jìn)行了仿真，通過對仿真結(jié)果進(jìn)行了分析驗(yàn)證了康復(fù)機(jī)器人規(guī)劃軌跡的合理性和可行性。
　　最后，作了康復(fù)機(jī)器人物理樣機(jī)并進(jìn)行了相關(guān)實(shí)驗(yàn)分析。其中主要包括上肢不同運(yùn)動(dòng)軌跡實(shí)驗(yàn)、下肢多位姿實(shí)驗(yàn)以及上下肢協(xié)調(diào)實(shí)驗(yàn)。通過對多種傳感器采集到的運(yùn)動(dòng)軌跡、關(guān)節(jié)角度、肌電信號、足