可穿戴式下肢康复机器人本体设计和步态规划.pdf

摘要的康复工程研究还处于起步阶段,因此本课题的研究具有较大的现实意义。式下肢康复机器人是一种外骨骼机器人,用于帮助偏瘫患者或肢体损伤者恢复和提高受损的运动关节的活动程度。它是固定在人体身上,由电机驱动模仿正常人的步态,从而通过对国内外可穿戴式下肢康复机器人的研究现状及应用前景、技术难点构的关节类型及其允许活动范围,继而配置了机器人关节自由度,完成机构驱动器的设计,最后运用软件建立机器人的三维机械模型。根据可穿戴式下肢康复机器人的实际结构,结合机器人学、机构运动学和矩阵理论等学科,建立了简化的机器人连杆模型,运用瓾法对下肢康复机器人的运动多小步,并对每一小步进行步态规划。本文将可穿戴式下肢康复机器人抽象成一级倒立法,保证机器人能持续稳定的行走以完成对机器人步态规划。根据理想的硕迹,计算质心和摆动腿的运动轨迹,从而推导出各部分的规划轨迹。可穿戴式下肢康复机器人;机构;步态规划可穿戴式下肢康复机器人技术研究是近年来较为热门的研究领域,是智能机器人技术在医学上的新应用,其研究融合了机构学、人机工程学、机器人学、控制理论以及福祉工程学等学科。经过多年的发展,由于国外的下肢康复机器人研究比较发达,而国内本课题的研究是在国家教育部“春晖计划”合作科研项目的资助下开展的。可穿戴带动病人进行下肢的康复训练,使病人能得到正确的科学的肢体恢复。本文研究的内容主要在以下几方面:以及人体下肢运动特点的研究,确定了机器人的总体结构设计方案,主要包括:确定机学进行分析,为后续的步态规划打下基础。在步态规划阶段,将可穿戴式下肢康复机器人的步态进行分解成相应的许摆,建立下肢康复机器人数学模型,运用倒立摆模型的运动规律,同时结合固定的关键词:西华人学硕士学位论文
.篧甒..甌琣,籑;可穿戴式下肢康复机器人的本体设计和步态规划瑆瑀琧甒甀篸瑃瓵...琲琤.“”,.
绪论研究目的和意义可穿戴式下肢康复机器人的研究现状随着我国社会经济的发展,交通运输工具大量增多,因交通事故而造成肢体损伤或者神经损伤的人数一直呈现出不断上升的趋势。同时,随着医学技术的进步、生活质量的提高以及出生率的下降,我国也进入人口老龄化国家的行列。在老龄人群中,因神经系统疾病或心脑血管疾病造成的偏瘫患者不断地增加,且在年龄上呈年轻化的趋势。据临床医学证明,这类患者除了必要的早期的药物治疗和早期的手术外,合理的康复训练度。这类患者的康复训练通常要在专业护理人员的帮助下才能进行,由于医疗费用和护械是必需的,即开发出一款可穿戴式康复机器人【俊可穿戴式康复机器人是一种新型的机器人【浚溲芯咳诤狭烁l砉こ萄А⑷嘶こ学、生物力学、材料学、机械学、机械力学、电子学、计算机图形学、机器入学以及数可穿戴在操作者颊下肢外部,为操作者提供诸如身体支撑、运动关节功能恢复、保护等功能,且融合了控制工程、移动计算和信息提取等机器人技术。这种康复机器人固定在人体下肢上,通过多种传感器“感知”操作者的运动意图,由电机驱动模仿正常人的步态,进而带动患者进行康复训练,使偏瘫患者或肢体损伤者下得到正确的、科学界的关注。目前,对于人体下康复机器人的研究,欧美和日本起步较早,处于世界领先对于肢体运动功能的恢复和提高起到非常重要的作用【俊?蹈囱盗返慕槿氩坏ǹ梢苑乐运动关节的挛缩且能维持运动关节的活动度,而且能提高肢体最终的运动功能康复程理人员的匮乏,大多数患者都选择在家自我训练,但是因训练方法不合理,许多患者会错过肢体康复的最佳时间,甚至肢体的运动功能得不到有效的恢复。因此,为了有效地帮助肢体损伤者和年老体弱者,开发一种可穿戴式的、人机一体化的智能化康复训练器学分析等诸多领域。本课题研究的可穿戴式下肢康机器人是一种下肢外骨骼助力装置】,的康复训练机器人。国外研究现状可穿戴式外骨骼机器人的研究作为机器人领域的一个热点,日益受到工业界和学术地位,已取得了长足的发展,且逐步实现商业化,成为一种新兴产业。而研究人体下肢康复机器人的国内机构较少,且处于初级阶段,即还处于实验室的试制阶段。机器人和机器人西华大学硕士学位论文.
日本地也机器人指令进行运动。地址是由微型计算机、背囊、电池感应控制设备以及电传动装置组成。魅耸敲拦ㄓ玫缙居暄兄瞥隼吹牡ケ氨浮溆糜诩少士兵在负重行军中的疲劳,但是它体积大、笨重、操作复杂以及运动不稳定。如图所示。机器人是由美国盐湖城风险投资公司研究生产的,曾用于军事领域。如图所示。康复机器人蹈椿魅送侨鹗克绽枋苛0罟ひ荡笱杓浦圃斓模旰号低界工业展览会上展出,如图所示。饕T谕炔靠蹈椿购筒教治鋈〉靡定的成果。赏ü饬炕颊叩幕疃芰Γ莼颊叩男枰#胁教J胶偷引力的调整,从而适应每条腿的康复训练。哂型暾募嗖夥蠢∠低常商峁实时的可视化的运动反馈,以提高患者的康复训练积极性。它协助患者在跑台进行步行运动,将运动功能治疗、患者评估以及反