助行康复机器人减重支撑单元控制仿真研究

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多关节康复机器人控制技术研究

多关节康复机器人控制技术研究随着人口老龄化问题的加剧，康复机器人技术作为一种创新的康复手段被广泛关注和研究。

多关节康复机器人控制技术在康复领域中起着重要的作用，它能够帮助康复患者实现运动功能的恢复和改善，提高康复效果。

多关节康复机器人控制技术主要包括机械设计、传感技术和控制算法等方面。

首先，在机械设计方面，要考虑机器人的结构设计和力传递机构。

机器人的结构设计应该符合人体工程学原理，保证患者舒适度和安全性。

力传递机构的设计应该能够实现力量的准确传递，使机器人能够精确控制关节的运动。

其次，传感技术是多关节康复机器人控制技术的关键。

康复机器人应该能够实时感知患者的运动状态和力量输入，以及环境的变化。

传感器可以用于获取患者的肌电信号、运动角度、力量等信息。

这些信息能够帮助机器人根据患者的实时情况进行相应的运动控制。

最后，控制算法是多关节康复机器人控制技术的核心。

控制算法能够将传感器获取的信息与预设的康复目标进行匹配，并生成相应的控制信号。

常用的控制算法有PID控制、神经网络控制和模糊控制等。

精确的控制算法能够使机器人实现对关节的精准控制，促进患者的康复进程。

多关节康复机器人控制技术在临床应用中取得了显著的成果。

首先，多关节康复机器人能够根据患者的康复需求进行个性化的康复方案制定。

机器人能够根据患者的实时反馈和医生的指导进行力度和速度的调整，实现康复过程的个性化。

这种个性化的康复方案有助于提高患者的参与度和康复效果。

其次，多关节康复机器人能够实现运动的重复性和准确性。

机器人能够按照预设的路径和力度进行运动，能够实现无限次的重复运动。

这有助于患者的肌肉功能的恢复和改善。

此外，多关节康复机器人还能够提供实时的运动反馈和康复指导。

机器人能够通过视觉、声音或触觉等方式实时反馈患者的运动情况，给予患者正确的运动指导。

这有助于患者在康复过程中保持正确的运动姿势和力度，避免运动错误的产生。

然而，多关节康复机器人控制技术还存在一些挑战和问题。

偏瘫步行康复训练机器人减重支撑系统的研究

步行是人们日常生活中最基本的功能活动之
Ｋｅｙｗｏｒｄｒｅｈａｂｉｌｉｔａｔｉｏｎｒｏｂｏｔ；ｂｏｄｙ — ｗｅｉｇｈｔｓｕｐｐｏｒｔｓｙｓｔｅｍ；ｔｒｅａｄｍｉｌｌｔｒａｉｎｉｎｇ；ｌｏｗｅｒｌｉｍｂ
ｓｙｓｔｅｍｗａｓｍａｄｅｆｒｏｍｅｒｇｏｎｏｍｉｃｓ，ｒｅｈａｂｉｌｉｔａｔｉｏｎｍｅｄｉｃｉｎｅａｎｄｍｅｃｈａｎｉｃｓ．
Ｒｅｓｕｌｔ：Ａｆｔｅｒｔｅｃｈｎｉｃａｌａｎａｌｙｓｉｓ，ｃｏｎｃｒｅｔｅｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇａｎｄｐｒｅｌｉｍｉｎａｙｃｒｌｉｎｉｃａｌｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｔｈｅｆｅａｓｉｂｉｌｉｙｏｔｆ
Ａｕｔｈｏｒ。ＳａｄｄｒｅｓｓＮａｔｉｏｎａｌＲｅｓｅａｒｃｈＣｅｎｔｅｒｆｏｒＲｅｈａｂｉｌｉｔａｔｉｏｎＴｅｃｈｎｉｃａｌＡｉｄｓ，Ｂｅｉｊｉｎｇ，１００１７６
方法：根据系统的观点，建立了减重支撑系统静力学模型，并从人机工程学、康复医学、机械的设计。
结果：经过样机研制和初步临床实验，验证了该减重支撑系统设计的可行性。结论：该减重支撑系统的临床应用性设计可为以后下肢康复机器人的广泛应用提供参考和指导。关键词康复机器人；减重支撑系统；步行训练；下肢

下肢康复机器人PPT

[8] SterrA,FreivoghlS.Motor-improvementfollowingintensivetraininginlowfunctioning chronichemiparesis[J].Neurology,2003,61(6):842-844.
[9] LiepertJ,BauderH,WolfgangHR,etal.Treatment-induced corticalreorganization are organization after strokeinhumans[J].Stroke,2000,31(6):1210-1216.
总结
首先根据人体参数和步态轨迹对下肢康复机器人工作空间进行了分析,然后根据康复机器人总体设计要求设计了总体方案,步态机构实现整个下肢的运动,姿态机构实现下肢踝关节的位姿运动。最后设计出脚踏式下肢康复机器人总体结构。
参考文献
[1]李军强,王娟,赵海文,等.下肢康复训练机器人关键技术分析[J].机械设计与制造,2013(9):220-223. [2]郭素梅,李建民,吴庆文,等.Lokomat全自动机器人步态训练与评定系统的应用[J].中国医疗设备,2011,26(3):94-96. [3]马素慧,刘丹,郝正伟,等.Lokomat康复训练机器人对脑卒中患者下肢运动功能恢复的影响[J].山东医药,2012,52:52-54
选用电动机驱动的驱动方式。步态电机和姿态电机都采用伺服电机，伺服驱动器总是与其对应的同等功率的伺服电机一起配套使用。通过脉冲输入接口来接受从上位控制器发来的脉冲序列，进行速度和位置的控制，通过数字量接口信号来完成驱动器运行的控制和实时状态的输出。Leabharlann 142.6机械部分总体结构

步行康复训练机器人协调控制的研究

Ａｂｔａｔｓｒｃ：Ａｉｎｔｒａｉｉｇｔｅｃｏｄｎｔｎｃｎｒｌｏａｔｒｈｂｌａｉｎｔａｎｎｏｏ，ｔｅｃｏｄｎｔｎｃｎｒｌｔｏａｒｐｓｄ，ｉ — ｍｉｇａｅｌｎｈｏｒｉａｉｏｔｏｆｉｅａｉｔｔｒｉｉｇｒｂｔｈｏｒｉａｉｏｔｈｄｗｓｐｏｅｚｏｇｉｏｏｏｍｅｏｎｃｕｉｇｔｅｃｏｄｎｔｎｃｎｒｌｏｘｓｅｅｏｅｔｒａｍｉｎｈｏｒｉａｉｎｃｎｒｌｏｏｙｗｉｈｕｐｒｓｓｅｉｘｓｅｅｏｌｄｎｈｏｒｉａｉｏｔｆｅｏｋｌｔｎｌｇｗｉｔｅｄｌａｄｔｅｃｏｄｎｔｏｔｏｆｄｅｇｔｓｐｏｔｙｔｍｗｔｅｏｋｌｔｎｏｏｈｌｏｂｈｌｇ．Ａａｔｈｏｒｉａｉｎｃｎｒｌｆｃａｎｘｓｅｅｏｇ，ｒａｍｉｎｏｙｗｅｇｔｓｐｏｔｙｔｍａｒｖｄｂｓｇｄｍｍｙｆｒｅｓｔｌｓｔｅｃｏｄｎｔｏｔｏｆｔｍｏｇｅｏｋｌｔｎｌｓｔｅｄｌａｄｂｄｉｈｕｐｒｓｓｅｗｓｐｏｅｙｕｉｕｏｅｅｅｌｎｏ
第２７卷第５期
２１００年５月
机
电
工
程
Ｖ１２．ｏ．７Ｎｏ５
Ｍａ０１ｖ２０
ＪｕｎｌｆＭｅｈｎｃｌ＆ＥｅｔｃｌｇｎｅｎｏｒａｃａｉａｏｌｃｒａｉｅｒｇｉＥｎｉ

减重助行机器人结构及控制系统设计

减重助行机器人结构及控制系统设计减重助行机器人结构及控制系统设计摘要：该论文提出了一种减重助行机器人的结构及控制系统设计。

该机器人主要用于帮助肥胖人群进行行走和运动，达到减重的目的。

设计的机器人结构包括机器人底盘、机器人腿部和机器人上部的三个部分。

机器人底盘由电机、轮子和驱动装置构成，用于实现机器人的移动。

机器人腿部由转轴、腿部支架、活塞缸、伸缩臂、膝关节和脚部构成，用于模拟人类腿部运动。

机器人上部由控制器、传感器和显示器组成，用于实现对机器人的控制和监测。

控制系统采用PID控制算法，并使用Arduino UNO R3来实现控制器的设计。

实验结果表明，该机器人能够模拟人类的步态，并能够达到较好的减重效果。

关键词：减重助行机器人，机器人结构设计，控制系统设计，PID控制算法，Arduino UNO R31. 前言肥胖已成为全球性的公共卫生问题。

据统计，全球有超过20亿的成年人超重或肥胖。

肥胖不仅影响身体健康，还会导致社交心理问题，给社会带来很大的负面影响。

解决肥胖问题非常必要。

为此，设计一种减重助行机器人，帮助肥胖人群进行行走和运动，达到减重的目的是十分必要的。

2. 减重助行机器人结构设计减重助行机器人的结构由机器人底盘、机器人腿部和机器人上部的三个部分组成。

其中机器人底盘由电机、轮子和驱动装置构成，用于实现机器人的移动。

机器人腿部由转轴、腿部支架、活塞缸、伸缩臂、膝关节和脚部构成，用于模拟人类腿部运动。

机器人上部由控制器、传感器和显示器组成，用于实现对机器人的控制和监测。

3. 减重助行机器人控制器设计为了实现对减重助行机器人的控制，本文采用了PID控制算法，并使用Arduino UNO R3来实现控制器的设计。

控制器的输入为机器人的运动轨迹，输出为控制机器人运动的电信号。

4. 实验结果本文的实验结果表明，设计的减重助行机器人能够模拟人类的步态，并且能够达到较好的减重效果。

5. 结论和展望本文设计的减重助行机器人结构和控制系统有效地帮助了肥胖人群进行行走和运动，达到了减重的目的。

格美手功能康复机器人说明书

格美手功能康复机器人说明书主要性能指标：
1、表面应平整光滑、无明显划痕、破损、变形、锋棱、毛刺等缺陷。

各控制机构灵活可靠，紧固件无松动。

减重绑带缝制均匀、无漏线、毛边。

减重支架升降部位、调节部位应灵活可靠，无阻滞现象。

2、肩关节内收角度调节范围：0°到90°，允差±5%，外展活动度测量范围为0°到180°，允差±5%。

3、肩关节前屈活动度测量范围为45°到135°，允差±5%。

4、肘关节屈曲活动度测量范围为0°到180°，允差±5%。

5、尺桡关节活动度测量范围为旋前0°到90°，旋后0°到90°。

允差±5%。

6、患者左右手握力进行测量，测量范围为0kgf到10kgf。

7、具有低、中、高三种训练难度、单个关节或多关节复合训练、一维二维和三维情景训练等康复训练功能。

8、具有上肢减重、训练手臂尺寸调节、训练手臂移动范围限制功能。

9、软件具有患者基本信息、测量及训练结果的显示、记录及打印功能。

10、噪音≤55dB(A)。

下肢步态康复机器人的研究综述

下肢步态康复机器人的研究综述摘要】目前国内机构少有涉足于康复机器人的研究，而国外的辅助康复治疗机器人设备已有很多，所运用到的机器人检测技术和控制技术也各有不同。

本文主要介绍无锡市康复医院Lokehelp康复机器人的原理、国内外的研究进展及展望。

【关键词】Lokehelp康复机器人原理进展展望无锡市康复医院Lokehelp康复机器人是第一台拥有专利技术的跑台设计的步态训练器，并且完成了WOODWAY跑台系统，同时也是国内拥有的第一台真正意义上的康复机器人。

Lokehelp可以让治疗师在进行跑台治疗的时候不用再做手动支持，就算是被严重损害的残疾病人，把治疗师从繁重的工作中解放出来，它是世界上唯一支持在跑台上进行上坡训练的步态训练器。

1.康复机器人的原理步态康复机器人是一种通过下肢反复进行运动训练，促使病人恢复正常行走功能的自动化医疗设备。

一般由步态机构控制，重心调整机构和重力平衡机构组成，各个机构协调运动，模拟人的行走状态，步态机构带动患者脚步运动，实现步行时脚步的运动特征，包括脚的运动特征，脚的姿势等，避免过去患者在电动踏步机上训练时必须由护理人员协助患者的脚步和脚步运动，在减轻护理人员的劳动强度的同时，可提高患者的连续性，持续性和科学性[1]。

康复机器人可早期对患者进行以负重、迈步和平衡三要素相结合为特征的步行训练[1；2；3]。

通过使用悬吊装置给患者提供合适的支持,减轻部分体重,去除其下肢应承受的体重,并重新分配,从而减轻腿部的负担,以保持正确的直立位。

这样就可使患者能在康复早期还不具有足够承重和保持平衡能力的情况下,进行直立位步行训练,从而能有效地利用病情稳定后早期这段最有恢复潜能的时期[2，4].减重治疗后FAC得分显著提高可能的原因是[4，5]:当悬挂系统负担了一部分患者的体重后,利用设置在一个较慢速度的活动平板让患者进行水平的运动,活动平板所提供的不间断的、有节奏的滚动可带动患者步行,并加强了双腿在运动中的协调性;另外,减重装置为患者提供的安全感,可以消除患者因担心步行时摔倒而产生的紧张和恐惧。

基于变参数导纳控制的康复助行机器人减重支撑系统研究

基于变参数导纳控制的康复助行机器人减重支撑系统研究Research on Body Weight Support System of Walk i n g-aid Rehabilitati on Robot Based on Admittance Control of Variable Parameter赵冬冬郛帅刘剑翔(上海大学上海市智能制造及机器人重点实验室，上海(00444)卢卫卫(上海市医疗器械检测所，上海(01318)摘要:介绍了一种变参数导纳控制算法，用于康复助行机器人减重支撑系统的控制遥为了使患者在进行步行、坐站等下肢康复训练时真实地感受到精确、稳定的减重力支撑，提出了根据训练过程的运动参数和减重力实时的变参数导纳控制。

为了验证变参数导纳控制算法的可行性，首先，采用MATLAB对变参数导纳控制进行仿真实验，验证各个参数对系统的影响；然后,3位健康的受试人员在相同步行速度、不同减重力的情况下进行多组实验;最后，通过实验结果分析可知,采用的变参数导纳控制算法可以实现精确、稳定的减重力支撑，其最大平均误差在1kg以内，可以满足患者基本的康复训练需求。

关键词：减重支撑系统；变参数导纳控制；康复助行机器人Abstract:This paper introduces an admittance control algorithm of variable parameter for the control of the body weight support system of a walking-aid rehabilitation robot.In order to enable patients to truly feel the accurate and stable weightreducing support during lower limb rehabilitation training such as walking,sitting and standing,a real-time admittance control of variable parameter based on the movement parameters of the training process and weight-reduction is proposed in this paper.In order to verify the feasibility of the variable-parameter admittance control aigorithm,firstiy,MATLAB is used to simulate the admittance control of variable parameter to verify the influence of each parameter on the system.Secondiy,three healthy subjects are recruited to carry out multiple experiments at the same walking speed with different gravity reduction. Finaiiy,through the analysis of experimental resuits,it can be seen that the variable parameter admittance control algorithm used in this paper can achieve accurate and stable weight reduction support,and its maximum average error is within1kg, which basically meets the needs of patients The need for rehabilitation training.Keywords:body weight support system,variable parameter admittance control,walking-aid rehabilitation robot在世界范围内，大约有两千万人因神经疾病如中风、脊髓损伤、创伤性脑损伤或脑瘫而造成下肢运动障碍［1］。

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ＲｅｕｔＴｅｉｌｔｎｅｕｔｈｗｅｔａｔｅｓｌ：ｈｓｍｕａｉｒｓｌｏｓｏｄｈｔｈｍｅｈｎｓｃａｉｍｃｕｄｏｌｗｈａｔｅｏｌｆｌｔｅｃｉｍｏｉｎｆｈｍａａｄｒｖｄｏｖｔｏｕｎｎｐｏｉｅｏ
ｃｎｔｎｕｌｙｂｄｉｈｕｐｒｕｄｒｔｅｆｒｅｃｏｅｏｐｃｎｒｌｒｏｓａｔｑａｉｏｙｗｅｇｔｓｐｏｔｎｅｈｏｃｌｓｄｌｏｏｔｏｌ．ｔｅＣｏｃｕｉｎＴｅｏｙｎｌｓｏ：ｈｂｄｗｅｇｔｕｐｒｍｅｈｎｓｉｈｓｐｏｔｃａｉｍｗｓｉｔｄｏｗｌｉｇｅａｉｔｔｎｒｉｉｇｎｔｅｏｓｎａｆｅｆｒａｋｎｒｈｂｌａｉｔａｎｎ，ａｄｈｃｎｔｔｔｉｏａ
ｂａｉｇｄｎｍｉｏｄ．ｅｒｎｙａｃｌａｓＭｅｈｏｔｄ：Ｂｄｉｈｕｐｒｍｅｈｎｓｉｌｉｇａｓｓａｃｅａｉｔｔｎｏｏｓｄｓｎｄｎｈｄｎｍ— ｏｙｗｅｇｔｓｐｏｃａｉｔｍｎｗａｋｎｓｉｎｅｒｈｂｌａｉｒｂｔｗａｅｉｅ，ａｄｔｅｙａｔｉｏｇｉｑａｉｎｎｍａｈｎｙｔｎｗｅｅｅｕｅ．Ｃｏｓａｔｕｌｙｂａｉｈｕｐｒｃｎｒｌｓｒｔｇｓｐｅｃｅｕｔｓｏｍａ－ｃｉｅｓｓｍｒｄｄｃｄｏｆｎｔｎｑａｉｏｙｗｅｇｔｓｐｏｏｔｏｔａｅｙｗａｒ — ｔｔｓｎｅ．ＴｅｐｏｅｓｎｆａｄｄｗｌｉｇｗａｉｌｔｄｕｉｇｅｔｄｈｒｃｓｉｇｏｉｅａｋｎｓｓｍｕａｅｓＭＡＴＡＢｔｏａｅｎｈｍａｏｙｍｏｉｎｐｒｍｅｎＬｏｌｂｓｄｏｕｎｂｄｔａａ — ｏｔｒｎｃａｉｐｒｍｅｅｓｅ８ａｄｍｅｈｎｓｍａａｔｒ．
ｂｔＨＧｉｕ，Ｙｅ，ＡＩＤｐｎ／ｉｅｅＪｕｎｌｏｈｂｌａｉｎＭｅｉｉｅ２１，（０：９２一５ｏ／ＡＮＬｘｎＩＬｉＢａｅｇＣｈｎｓｏｒａｆＲｅａｉｔｔｄｃ，０１２１）５－９６Ｚ／ｉｏｎ６
Ｃｉｅｏｒａｅａｉｔｔｎｄｃｅｃ２１，Ｖ１６Ｎ．ｈｎｓＪｕｎｌｆＲｈｂｉｉｉｎ，Ｏｔ０ｏ２，ｏ１ｅｏｌａｏＭｅｉ．ｌ．０
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康复工程・
助行康复机器人减重支撑单元控制仿真研究
张立勋伊
摘要
蕾白大鹏
Ａｂｔａｔｓｒｃ
Ｏｂｅｔｅｏｒｓａｈｃｎｔｔｑａｔｏｙｗｉｔｓｐｏｔｃｎｒｌｓａｇｆｂｄｅｈｕｐｒｍｃａｉｊｃｉ：Ｔｅｅｒｏｓｎｕ１ｙｄｅｈｕｐｒｏｔｔｔｙｏｏｙｗｉｔｓｐｔｅｈｎｍｖｃａｉｂｇｏｒｅｇｏｓ
ｏａｋｎｓｉａｃｅａｉｔｉｏｏ，ｔｐｏｉｈｏｙｆｈｒｉｉｇｏｅｖｎｕｙｐｔｎｓｏｅｉｓｆｗｌｉｇａｓｔｎｅｒｈｂｌａｏｒｂｔｏｒｖｅｔｅｒｏｔｅｔｎｎｆｎｒｅｉｒａｉｔ’ｌｒｌｓｉｔｎｄｒａｊｅｗｍｂ
目的：研究助行康复机器人减重支撑机构恒质量减重控制策略，为神经损伤患者运动过程下肢承受动态负荷的训练康复机器人的减重支撑机构，研究行走过程中人机系统的动力学特性，并提出了平衡身体重力及惯性力的恒质量减重控制策略。根据人体运动重心变化规律及机构参数，通过ＭＡＬＢ软件对助行过程中ＴＡ恒质量减重控制进行了仿真研究。结果：真结果验证了在力闭环控制器的作用下，仿支撑机构能够跟踪人体的主动运动并对人体实现恒质量减重。结论：减重支撑机构适用于减重步行康复训练，恒质量减重控制策略为患者下肢承受动态负荷的训练提供了理论依据。关键词减重支撑机构；动力学模型；力控制；仿真
文献标识码：Ａ文章编号：０１１４（０）１— ９２０１０ — ２２２１一００５ — ５１中图分类号：４６Ｒ９
Ｒｅｅｒｈｏｏｔｏｉｕａｉｎｆｂｄｗｅｇｔｓｐｏｔｍｅｈｎｓｎｗａｋｎｓｉｔｎｅｒｈｂｌａｉｎｒ－ｓａｃｎｃｎｒｌｓｍｌｔｏｏｙｏｉｈｕｐｒｃａｉｍｉｌｉｇａｓｓａｃｅａｉｉｔｏｏｔ