刚柔混联下肢康复机器人绳索力优化及柔顺性控制研究

近年来,随着人们生活质量的提高,服务型机器人受到社会广泛关注,其中帮助运动功能障碍患者进行康复训练的机器人也快速发展起来。因绳牵引并联机构具有机构布置容易、柔顺性好等特点,所以更能满足康复训练中的机器人构型需要和柔顺性要求,增强患者在康复训练中的有效性和安全性。

因此,研究绳牵引下肢康复机器人绳索力及其柔顺性控制具有重要的现实意义。本课题是在国家自然科学基金(51405095)、哈尔滨市科技创新人才专项资金(2014RFQXJ037)及黑龙江博士后科研启动金(LBH-Q15030)资助下进行的。

主要内容如下:首先,根据步态训练需要,建立了刚柔混联机器人构型,依据机器人构型的驱动冗余度,利用广义逆g逆与Drazin逆,建立了绳索力优化模型,并通过MATLAB对模型进行了仿真分析,求解出绳索力变化规律。利用所提出的衡量绳索驱动力性能指标,对比分析不同驱动冗余度下绳索驱动力的性能,为机器人绳索设置提供了依据。

其次,建立机器人系统动力学模型,并依据绳索驱动单元的数学模型,分析绳索刚度系数K与绳索阻尼系数B对绳索驱动单元频率特性的影响,进而分析刚柔混联下肢康复机器人的被动柔顺性。考虑到训练者与机器人直接接触,为了保证训练者在康复训练中的有效性和安全性,建立基于力内环、位置外环的阻抗控制策略,使系统具有主动柔顺性特征,同时考虑外界扰动,在阻抗控制中加入前馈控制,构成绳索驱动单元的复合控制策略,实现抵抗扰动干扰提高跟踪效果。

利用MATLAB/Simulink对系统控制性能进行仿真分析,并验证所建控制策略的有效性。最后,通过雷赛DMC5000运动控制卡、MLDS3620多功能直流伺服驱动器、阿尔泰PCI8620数据采集卡以及工业控制计算机建立控制系统。

通过对样机进行绳索驱动单元力闭环实验、绳索驱动单元轨迹跟踪实验以及绳索驱动单元阻抗控制实验,证明了所建立的刚柔混联下肢康复机器人控制策略对系统主动柔顺性控制的有效性。

刚柔混联下肢康复机器人绳索力优化及柔顺性控制研究

刚柔混联下肢康复机器人绳索力优化及柔顺性控制研究近年来,随着人们生活质量的提高,服务型机器人受到社会广泛关注,其中帮助运动功能障碍患者进行康复训练的机器人也快速发展起来。因绳牵引并联机构具有机构布置容易、柔顺性好等特点,所以更能满足康复训练中的机器人构型需要和柔顺性要求,增强患者在康复训练中的有效性和安全性。因此,研究绳牵引下肢康复机器人绳索力及其柔顺性控制具有重要的现实意义。本课题是在国家自然科学基金(51405095)、哈尔滨市科技创新人才专项资金(2014RFQXJ037)及黑龙江博士后科研启动金(LBH-Q15030)资助下进行的。主要内容如下:首先,根据步态训练需要,建立了刚柔混联机器人构型,依据机器人构型的驱动冗余度,利用广义逆g逆与Drazin逆,建立了绳索力优化模型,并通过MATLAB对模型进行了仿真分析,求解出绳索力变化规律。利用所提出的衡量绳索驱动力性能指标,对比分析不同驱动冗余度下绳索驱动力的性能,为机器人绳索设置提供了依据。其次,建立机器人系统动力学模型,并依据绳索驱动单元的数学模型,分析绳索刚度系数K与绳索阻尼系数B对绳索驱动单元频率特性的影响,进而分析刚柔混联下肢康复机器人的被动柔顺性。考虑到训练者与机器人直接接触,为了保证训练者在康复训练中的有效性和安全性,建立基于力内环、位置外环的阻抗控制策略,使系统具有主动柔顺性特征,同时考虑外界扰动,在阻抗控制中加入前馈控制,构成绳索驱动单元的复合控制策略,实现抵抗扰动干扰提高跟踪效果。利用MATLAB/Simulink对系统控制性能进行仿真分析,并验证所建控制策略的有效性。最后,通过雷赛DMC5000运动控制卡、MLDS3620多功能直流伺服驱动器、阿尔泰PCI8620数据采集卡以及工业控制计算机建立控制系统。

人体下肢外骨骼康复机器人的研究

人体下肢外骨骼康复机器人的探究引言随着全球人口老龄化趋势的加剧，骨骼肌肉系统疾病与下肢功能障碍问题在人们生活中变得越来越突出。为了援助患者恢复下肢功能，并提高其生活质量，科学家们致力于开发一种先进的康复技术。人体下肢外骨骼康复机器人在这一领域中崭露头角，成为一种极具潜力的康复帮助工具。本文将探讨现状、应用前景以及机器人技术的挑战。 1. 下肢外骨骼康复机器人的探究现状下肢外骨骼康复机器人是一种通过机器人技术将机械结构与人体下肢结合，实现康复治疗的帮助工具。这种技术的进步可以追溯到上世纪六十时期早期，随着现代机器人技术的不息进步，下肢外骨骼康复机器人在功能、性能和安全性等方面都有了显著的改进。现阶段，下肢外骨骼康复机器人的探究主要集中在三个方面：机械结构、动力系统和康复控制系统。机械结构方面，探究人员通过对人体下肢生理特征的深度探究，设计了与人体骨骼结构相似的外骨骼骨架，以提供足够的支撑力和稳定性。同时，接受轻质材料和模块化设计，使机器人更加舒适和灵活。动力系统方面，目前主要接受液压、气压和电机等方式实现力与力矩的输出，并利用相关传感器实时监测人体肌肉力输出，以保持与人体行走协调。康复控制系统方面，人体下肢外骨骼康复机器人通过传感器得到患者行走姿态和力度等重要信息，并接受先进的控制算

法来协调机器人与人体的动作。这种控制系统可以依据个体的需求进行自适应调整，如加强力气输入、改变步态模式等。 2. 人体下肢外骨骼康复机器人的应用前景人体下肢外骨骼康复机器人具有宽广的应用前景。起首，它可以援助康复患者重新恢复行走能力，截肢患者可以恢复走路，下肢麻痹患者可以提高其行走速度和稳定性。其次，对于行走工作环境极端困难的军事、消防和救援人员，该技术可以提供额外的力气和稳定性，缩减劳动强度和防止意外损害。此外，人体下肢外骨骼康复机器人还可以在体育训练和娱乐活动中发挥重要作用，援助运动员提高效果和保卫身体。 3. 人体下肢外骨骼康复机器人技术面临的挑战尽管人体下肢外骨骼康复机器人在康复领域有着宽广的应用前景，但其技术仍面临多种挑战。起首，机械结构的设计和制造需要思量人体工程学、舒适性和稳定性等因素。其次，动力系统的设计需要解决动作平滑度、力矩输出和能源消耗等问题。最后，康复控制系统需要更好地与人体协调，实现智能化的行走模式切换和自适应调整。结论人体下肢外骨骼康复机器人是一种具有巨大进步前景的康复帮助工具。通过机械结构、动力系统和康复控制系统的不息创新，该技术将为康复患者提供更好的康复效果和生活品质。同时，人体下肢外骨骼康复机器人的应用前景也涵盖了军事、消防、救援以及体育训练领域。尽管存在技术挑战，但信任随着科学技术的进一步进步，人体下肢外骨骼康复机器人将成为康复领域的重要冲破口，为康复患者带来更多的期望和福祉。

人体下肢外骨骼康复机器人的研究

人体下肢外骨骼康复机器人的研究人体下肢外骨骼康复机器人的研究引言随着全球人口老龄化趋势的加剧，骨骼肌肉系统疾病与下肢功能障碍问题在人们生活中变得越来越突出。为了帮助患者恢复下肢功能，并提高其生活质量，科学家们致力于开发一种先进的康复技术。人体下肢外骨骼康复机器人在这一领域中崭露头角，成为一种极具潜力的康复辅助工具。本文将探讨人体下肢外骨骼康复机器人的研究现状、应用前景以及机器人技术的挑战。 1. 下肢外骨骼康复机器人的研究现状下肢外骨骼康复机器人是一种通过机器人技术将机械结构与人体下肢结合，实现康复治疗的辅助工具。这种技术的发展可以追溯到上世纪六十年代早期，随着现代机器人技术的不断进步，下肢外骨骼康复机器人在功能、性能和安全性等方面都有了显著的改进。现阶段，下肢外骨骼康复机器人的研究主要集中在三个方面：机械结构、动力系统和康复控制系统。机械结构方面，研究人员通过对人体下肢生理特征的深入研究，设计了与人体骨骼结构相似的外骨骼骨架，以提供足够的支撑力和稳定性。同时，采用轻质材料和模块化设计，使机器人更加舒适和灵活。动力系统方面，目前主要采用液压、气压和电机等方式实现力与力矩的输出，并利用相关传感器实时监测人体肌肉力输出，以保持与人体行走协调。康复控制系统方面，人体下肢外骨骼康复机器人通过传感

器获取患者行走姿态和力度等重要信息，并采用先进的控制算法来协调机器人与人体的动作。这种控制系统可以根据个体的需求进行自适应调整，如加强力量输入、改变步态模式等。 2. 人体下肢外骨骼康复机器人的应用前景人体下肢外骨骼康复机器人具有广阔的应用前景。首先，它可以帮助康复患者重新恢复行走能力，截肢患者可以恢复走路，下肢麻痹患者可以提高其行走速度和稳定性。其次，对于行走工作环境极端困难的军事、消防和救援人员，该技术可以提供额外的力量和稳定性，减少劳动强度和防止意外伤害。此外，人体下肢外骨骼康复机器人还可以在体育训练和娱乐活动中发挥重要作用，帮助运动员提高成绩和保护身体。 3. 人体下肢外骨骼康复机器人技术面临的挑战尽管人体下肢外骨骼康复机器人在康复领域有着广阔的应用前景，但其技术仍面临多种挑战。首先，机械结构的设计和制造需要考虑人体工程学、舒适性和稳定性等因素。其次，动力系统的设计需要解决动作平滑度、力矩输出和能源消耗等问题。最后，康复控制系统需要更好地与人体协调，实现智能化的行走模式切换和自适应调整。结论人体下肢外骨骼康复机器人是一种具有巨大发展前景的康复辅助工具。通过机械结构、动力系统和康复控制系统的不断创新，该技术将为康复患者提供更好的康复效果和生活品质。同时，人体下肢外骨骼康复机器人的应用前景也涵盖了军事、消防、救援以及体育训练领域。尽管存在技术挑战，但相信随着科学技术的进一步发展，人体下肢外骨骼康复机器人将成为康复领域的重要突破口，为康复患者带来更多的希望和福祉

下肢外骨骼康复机器人设计及运动学分析

下肢外骨骼康复机器人设计及运动学分析摘要：下肢运动功能障碍患者为数众多，常规的康复训练高度依赖理疗师，成本昂贵，常人难以承受。下肢外骨骼康复机器人能有效解决这一社会问题。本文设计了一个单腿两自由度主动驱动的下肢外骨骼康复机器人。采用两个直线驱动器分别驱动髋关节和膝关节的运动，直线驱动器末端安装有力传感器，通过时时检测人-机作用力实现机器人的柔顺控制。本文对该机构进行了运动学分析，并使用MATLAB对机构进行了轨迹规划仿真。仿真结果表明该下肢外骨骼康复机器人具备辅助病人的能力。关键词：下肢外骨骼，柔顺控制，轨迹规划 0 引言随着人口老龄化的发展，脑卒中，骨关节炎等老龄化疾病患者数量逐渐增加。这类患者往往患有各种致残的疾病，丧失正常的运动能力[1]。在这样的时代背景下，未来社会对康复医疗的需求将越来越迫切。下肢外骨骼机器人将为解决这一社会问题发挥重要的作用。近年来，国内外众多研究机构对康复机器人开展了深入的研究。在台架式下肢外骨骼康复机器人研究方面，瑞士HOCOMA公司和瑞士苏黎世联邦理工大学共同研制的Lokomat外骨骼康复机器人，它髋关节和膝关节各采用一个直线电机进行驱动，单腿具有两个自由度，双腿四个自由度。该机器人在轨迹控制的基础上采用了阻抗控制的方式，具有很好的实用性和用户体验[2-4]。哥伦比亚大学研发的ALEX，除了单腿的四个自由度之外，骨盆上还具有四个自由度，机器人总共具有十二个自由度，它将电机放在下肢外骨骼后方,采用带轮等实现电机远端驱动，有效地降低了机器人运动部件的惯量，该机器人采取将切向力和法向力作用在患者的踝关节的方式,切向力帮助患者按照轨迹移动,法向力用于调整踝关节轨迹的法向运动阻碍[5]。荷兰屯特大学研发的LOPES，该机器人采用绳驱动的方式，单腿有四个自由度，除了髋关节和膝关节在矢状面上的各一个旋转自由度外，还增加了骨盆的移动和髋关节的内收外展运动。该机器人同时具有两种不同的控制模式，分别为机器人主动和患者主动，充分考虑到了不同人的行走能力，能根据患者的实际需要提供必要的辅助[6]. 瑞士洛桑理工大学研制的WalkTrainer，它髋关节，膝关节，踝关节各一个自由度，单腿具有3个自由度，同时骨盆具有6个自由度，机器人总共有12个自由度。该机器人采用了肌肉电刺激的物理疗法，同时通过腿部外骨骼上的力传感器，实现了人-机的闭环控制[7]。国内上海璟和研制的Flexbot 机器人实现了多体位的康复训练，病情严重的病人在康复训练初期可以躺着进行康复训练，待恢复得较好时，可以选择站立式训练[8]。此外，在独立式下肢康复外骨骼方面，以色列的Rewalk[9], 美国的EKSO[10]，日本的 HAL[11]等都是下肢康复机器人中的杰出代表。国内的电子科技大学研制的外骨骼机器人[12]，北航研制的“大艾’外骨骼机器人[13]也取得了可喜的成绩。与传统的工业机器人相比，康复机器人的一个突出特点是与人的交互十分频繁。安全性，舒适性，以及适应各种不同的工作环境是康复机器人需要考虑的重要问题。相反，工业机器人所需的高精度，高速度等特性在这里要求并不高。因此，设计出具有柔顺性的下肢外骨骼康复机器人具有重要的意义。本文将就设计出一套下肢外骨骼康复机器人展开论述。首先，将根据人体下肢结构进行机器人的机械机构设计，接着进行机构的运动学分析，并使用MATLAB软件对该机构进行仿真。仿真结果表明该机器人具有协助病人进行康复运动训练的能力。 1 机构模型 1.1机构模型设计人体结构模型是设计下肢外骨骼康复机器人基础。因此，我们先对人体下肢进行分析。人体下肢主要有三个关节，分别是髋关节，膝关节，踝关节。髋关节主要有髋臼和股骨组成，在运动时，股骨绕着髋臼运动，是一个球窝关节。膝关节连接了股骨和胫骨，踝关节主要由胫骨和腓骨下端的关节面与距骨滑车构成[14]。人体行走过程中，矢状面上的运动占主导地

下肢助力外骨骼机器人研究

下肢助力外骨骼机器人研究随着科技的不断进步，机器人技术已经越来越广泛地应用于各个领域。其中，下肢助力外骨骼机器人作为一种辅助人体行走的外骨骼装置，受到了越来越多的。本文将介绍下肢助力外骨骼机器人的研究背景、现状、技术原理及实现方法，以及应用领域和未来发展。下肢助力外骨骼机器人是一种可穿戴的智能设备，它通过仿生学原理和机械结构设计，为穿戴者提供额外的支撑和助力，从而减轻行走时的负担。这种外骨骼机器人对于那些需要长时间行走或者负重工作的人群，以及下肢损伤或疾病的康复治疗具有重要的意义。随着人口老龄化的加剧，下肢助力外骨骼机器人还有着广阔的老年护理市场前景。下肢助力外骨骼机器人的研究可以追溯到20世纪末，至今已经经历了多个阶段的发展。目前，下肢助力外骨骼机器人已经在临床应用上取得了一些显著的成果。例如，在军事、工业和康复医学等领域，已经有一些原型机或者商业产品投入使用，并得到了良好的反馈。同时，学界对于下肢助力外骨骼机器人的研究也在不断深入，涉及到机械设计、控制系统、人工智能等多个方面。下肢助力外骨骼机器人的技术原理主要包括仿生学、机械动力学、传感技术、控制算法等。其实现方法通常包括关键零部件的设计与制造、

机构优化与调试、传感器采集与处理、控制算法设计与实现等步骤。下肢助力外骨骼机器人的核心部分包括腰部、大腿杆、小腿杆和脚踝等部位的设计。这些部位通过仿生学的原理，模仿人体下肢的动作规律，从而实现与人体运动协同的外骨骼机器人。在仿生学的基础上，通过机械动力学的研究，可以进一步优化机器人的负载能力和效率。同时，利用先进的传感技术，可以实时采集穿戴者的运动信号并反馈给控制系统，从而实现精准的控制。下肢助力外骨骼机器人具有广泛的应用领域。在军事方面，下肢助力外骨骼机器人可以帮助士兵在行军过程中节省体力，提高作战能力。在工业生产中，下肢助力外骨骼机器人可以帮助工人进行重物搬运等体力劳动，提高生产效率。在康复医学领域，下肢助力外骨骼机器人可以帮助患有下肢损伤或疾病的人进行康复训练，加速恢复。然而，目前下肢助力外骨骼机器人在应用方面仍存在一些问题。部分下肢助力外骨骼机器人的机械结构与人体下肢仍存在一定的差异，导致穿戴者在长时间穿戴后可能会感到不适。目前的下肢助力外骨骼机器人在感知与控制方面仍有待提高，如何实现精准感知与自适应控制仍是亟待解决的问题。下肢助力外骨骼机器人的制造成本较高，如何降低成本以推广应用到更广泛的领域仍有待研究。

下肢康复机器人与运动障碍康复研究进展

下肢康复机器人与运动障碍康复研究进展摘要：我国目前约有1.9亿下肢运动障碍患者、失能和半失能的老年人需要康复服务，但我国康复医疗资源有限，康复机器人的研究有利于缓解紧张的供求关系。有效的康复训练是下肢运动障碍患者康复治疗中的重要环节，对改善患者的步行功能和平衡功能有重要意义，传统康复训练主要以理疗师一对一的训练方式进行，存在康复效果不一致、缺乏定量评估和劳动强度大等问题。下肢康复机器人结合传统康复训练方法、计算机技术和人体生物力学等，有助于缓解我国医疗资源不足的窘境，也对我国康复医学的发展有重要意义。因此，本文将下肢康复机器人和相关运动障碍康复手段的研究进展进行梳理总结。关键词：下肢康复机器人；下肢运动障碍；脑卒中；文献综述 Research Progress of Lower Limbs Rehabilitation Robot and Rehab of Dyskinesia Abstract: Lower extremity rehabilitation robot is a research hotspot of rehabilitation medicine in recent years. Key words: Lower limbs rehabilitation robot; Dyskinesia; Stroke; Literature review 随着我国进入老龄化社会，人口老龄化问题日益严重，2017年60岁以上老年人数已占我国总人口数的17.3％，预计2050年这个比例将会达到34.9％[1]。目前约有1.9亿患有下肢运动障碍和失能老年人需要居家、社区和医院康复[2]，且老年人护理工作占用了很大一部分医疗康复资源。此外，脑卒中等脑血管疾病的致残率较高[3]，人口老龄化使得因脑血管疾病而残疾的人数逐年增

下肢外骨骼机器人的控制仿真研究

下肢外骨骼机器人的控制仿真研究王立柱;陈炜;马利;张西正【摘要】下肢外骨骼机器人是一种复杂的非线性系统,有效控制策略对于人机系统运动的协调一致性至关重要.本文基于外骨骼机器人的动力学分析,提出了下肢外骨骼机器人的控制系统设计,采用模糊PID控制算法,结合ADAMS和 MATLAB/Simulink软件,分别以角度误差和关节力矩作为系统输入输出量,对下肢外骨骼机器人的动力学与控制进行联合仿真.仿真结果验证了所提控制算法的有效性,为保证人体与机器人之间的运动协调性和一致性的良好控制提供了理论依据.%The lower limb exoskeletons robot is a complex nonlinear system,the effective control strategy is important to the consistency of human-machine system moving.Based on the dynamics analysis above,the control design of this robot system is proposed with the fuzzy PID algorithm,and a co-simulation of dynamics and control for this rehabilitation robot is completed by using of a combination of ADAMS and MATLAB/Simulink,with the error of angel and the torque of joint used as input and output variable.The results demonstrate the effectiveness of the control strategy,which provides theoretical basis for ensuring the good control of consistency and coordination between human body and lower limb exoskeleton robot. 【期刊名称】《天津理工大学学报》【年(卷),期】2017(033)005 【总页数】5页(P1-5)

康复医学毕业论文选题(100个)

康复医学毕业论文选题水中运动疗法对痉挛型脑瘫患儿下肢运动能力的影响 MET结合关节松动术对跟腱断裂术后临床康复的疗效观察不同康复介入时间对前交叉韧带重建术后患者膝关节功能的影响基于CiteSpace的高强度间歇训练研究的知识图谱分析益胃汤加减联合康复新液治疗慢性放射性口腔黏膜炎阴虚火旺证的临床观察蛭曲化瘀汤治疗冠脉支架植入术后不稳定型心绞痛患者（气虚血瘀型）的临床疗效观察及对PAPP-A水平的影响基于运动知觉理论的康复体验设计方法研究腰椎间盘突出症患者自我效能感、心理弹性与术后康复的相关性研究伸屈肌交替电针法治疗中风后拇指运动功能障碍的临床疗效观察透刺拮抗肌结合电针治疗中风后足内翻的临床观察疏密波电项针治疗中风后假性延髓麻痹的临床疗效观察运动针刺配合透刺八邪穴治疗中风后手功能障碍的疗效观察

针灸结合康复治疗脑卒中后假性延髓麻痹吞咽困难的临床疗效观察电温针八髎穴治疗肾阳不足型脑卒中后尿失禁的临床疗效观察针灸结合康复治疗脑卒中后尿失禁的临床观察腹部针刺治疗非特异性下腰痛伴腹型肥胖的临床疗效观察刺络放血疗法联合康复训练治疗脑卒中后上肢肌痉挛的临床研究恢刺法治疗中风后痉挛期膝过伸的临床疗效观察电子捻针仪配合透刺治疗中风后上肢屈肌痉挛的临床疗效观察医养护一体化视角下养老机构康养空间适应性设计研究间歇经口至食管管饲法对脑小血管病吞咽障碍的临床观察脑卒中后吞咽障碍患者治疗效果的影响因素分析急性期脑出血患者主要照顾者心理应激反应与希望水平相关性研究间歇经口至食管管饲对脑卒中真性球麻痹吞咽障碍的影响间歇经口至食管管饲法对脑瘫患儿吞咽障碍的临床观察基于老年人的社区康复景观设施微更新设计活肾降浊方对阿霉素肾病大鼠NF-κB、PGSK-3β表达的影响

上下肢康复机器人的结构设计与开发开题报告

上下肢康复机器人的结构设计与开发开题报告一、研究背景和意义近年来，随着人口老龄化问题的日益突出，康复机器人成为了解决老年人康复需求的重要手段之一、上下肢康复是康复机器人应用的重点领域之一，对于中风、运动障碍等疾病患者的康复起到了重要作用。本研究旨在设计和开发一种上下肢康复机器人，通过辅助患者进行上下肢运动训练来促进康复效果的提升。二、研究内容和主要任务本研究的主要任务包括以下几个方面： 1.结构设计：设计一种适合上下肢康复训练的机器人结构，包括机械臂、关节、传动装置等部件的选择和设计。 2.运动控制系统设计：设计适合上下肢康复训练的运动控制系统，包括电机驱动、传感器反馈等，确保机器人能够精确地控制运动轨迹。 3.控制算法研究：研究上下肢康复训练的控制算法，通过系统仿真和实验验证，提高机器人对患者动作的感知和响应能力。 4.人机交互界面设计：设计用户友好的人机交互界面，使患者能够方便地与机器人进行交互和操作。三、研究方法和技术路线 1.实地调研和文献综述：通过实地调研了解康复机器人的发展现状和需求，同时对相关文献进行综述，了解相关研究成果和技术路线。

2.结构设计与优化：通过对康复机器人的结构设计和优化，确定最佳结构参数和部件选择，包括选取合适的材料和动力源等。 3.运动控制系统设计：设计上下肢康复机器人的运动控制系统，包括电机驱动、传感器反馈等，确保机器人能够精确地控制运动轨迹。 4.控制算法研究：研究上下肢康复训练的控制算法，通过系统仿真和实验验证，提高机器人对患者动作的感知和响应能力。 5.人机交互界面设计：设计用户友好的人机交互界面，使患者能够方便地与机器人进行交互和操作。四、预期成果和创新点 1.设计和开发一种适合上下肢康复训练的机器人，可以实现对患者运动轨迹的精确控制。 2.提出创新的上下肢康复控制算法，增强机器人对患者动作的感知和响应能力。 3.设计一种用户友好的人机交互界面，使患者能够方便地与机器人进行交互和操作。五、研究计划和进度安排 1.第一阶段（前期准备期）：调研和文献综述，了解康复机器人的发展现状和需求，确定研究方向和技术路线。 2.第二阶段（结构设计与优化）：进行机器人的结构设计和优化，确定最佳结构参数和部件选择。

下肢康复医疗外骨骼发展现状综述

下肢康复医疗外骨骼发展现状综述摘要：下肢康复医疗外骨骼能够辅助下肢运动障碍患者进行康复训练，因其巨大的应用前景，成为当前各国研究的热点；从跑步机式和陆基式两类康复医疗外骨骼出发，分析了下肢康复医疗外骨骼国内外发展现状，叙述了典型产品和模型，机械、控制部分的研究过程，通过分析典型产品模型，推测康复医疗外骨骼机器人应具有的结构与控制特性；展望康复医疗外骨骼领域应重点研究刚柔耦合、个体运动差异兼容、多模信息融合等关键技术。关键词：康复医疗；外骨骼；刚柔耦合；助力效能康复医疗机器人具有广阔的应用前景，日益成为国内外专家学者的研究热点，其中下肢康复医疗是康复医疗的研究重点。随着人口老龄化及人们生活水平的提高，下肢行动不变的人口数量急剧升高，行走不便将影响患者的正常生活[1]。我国有着世界上最高的中风发生率，大约有1 500万人有下肢运动障碍，大约4 000万老人在逐渐失去行走能力，每年对下肢康复训练设备需求量高达35万套，但是目前市场提供的设备却少于2万台[2]。下肢康复外骨骼可以减轻康复医师的负担，提高康复训练效率及效果，实时获取康复训练数据和评估训练效果[3]。其功能主要包括：维持关节活动度、防止关节挛缩、纠正步态、重塑神经系统等。根据结构类型，下肢康复外骨骼可分为跑步机式和陆基式两种，患者可通过使用

跑步机式康复医疗外骨骼在跑步机上获得行走康复训练，在这种类型的外骨骼中，为了保证安全，保持平衡，需要一套人体重量支撑系统，来减小重力对腿部的影响。陆基式外骨骼帮助患者在地面上行走，重获行走能力。按照应用类型，下肢康复医疗外骨骼可分为辅助行走和康复训练两类。 1 国内外研究现状 1.1 国外研究现状下肢康复外骨骼方面的研究起始于1960年[4]，由于当时技术的限制，这些装备没有实现当时预期的目标，但是为后续研究打下了基础，最近几十年，尤其是Lokomat应用于临床以后，下肢康复机器人逐渐成为世界各国研究的热点。国外很多企业和研究所都开展了相关研究，并且在基础理论和应用方面都取得了很多里程碑式的成就(图1)。目前，针对下肢瘫痪、脊髓损伤及步态矫正，已有多款产品实现了商业化阶段，如表 1所示。

毕业设计(论文)-下肢康复机器人设计[管理资料]

第1章绪论概述康复机器人是近年出现的一种新型机器人，它的主要作用有两方面，一是帮助由于疾病而造成偏瘫，或者因意外伤害造成肢体运动障碍的人恢复提高运动能力，称为康复训练机器人是作为一种辅助装置代替失去运动能力的肢体完成一部分动作，称为机器人假肢。康复机器人作一种自动化设备，可以帮助患者进行科学而又有效的康复训练，使患者的运动机能得到更好的恢复。康复机器人由计算机控制，并配有相应的传感器和安全系统，可以自动廉价康复训练效果，根据病人的实际情况自动调节运动参数，实现最佳训练。康复机器人在原理上和工业机器有很大的区别，它也不限于一般的体育运动训练器材。它直接作用于人体，与人在同一个作业空间工作，人与机器人作为一个整体而协调运动。康复机器人成果包括以下三方面技术：手部康复训练机器人：手及腕部康复训练。手臂康复训练机器人：手臂康复训练。下肢康复训练机器人：行走功康复训练。康复机器人技术得以传化为产品对于提高患者康复质量，减少患者的病痛，减轻社会负担具有重要的实际意义。由于各种原因而患有一侧肢体运动障碍的患者人数很多，随着生活水平的提高对康复治疗的需求也会越来很大，康复机器人将有很好的市场前景。这项技术在欧美等国家自得到普遍重视，康复机器人成果的转化可能会带动一个新兴的机器人产业的发展，这将对国民经济的发展发挥重要作用。下肢康复机器人研究现状康复机器人的生产发展康复机器人是帮助残疾人解决生活中活动困难的一种工具，它可以在家

里或在工作场所使用，使残疾人获得更强的生活能力，并相当大地提高他们的生活质量。康复机器人现在已经由科学幻想走进了现实生活之中过去几年，康复机器人在欧洲已经有所发展，一些欧洲企业在技术开发及投资方面给予了支持目前已有两种康复机器人打人了市场，即Hmdv l及MANus，它们都是欧洲生产的Handy 1有5个自由度，残疾人可利用它在桌面高度吃饭；MANUs 是一种装在轮椅上的仿人形的手臂，它有6(或7)个自由度，其工作范围可由地面到人站立时达到的地方，不过，康复机器人进人市场的过程却非常缓慢，许多人仍然把它看作是一项未来的技术显然，要想在实际生活中很好地利用康复机器人。除了技术因素之外，还受到一些其他因素的影响。下肢康复训练机器人是根据康复医学理论和人机合作机器人原理，通过一套计算机控制下的走步状态控制系统，使患者模拟正常人的步伐规律作康复训练运动，锻炼下肢的肌肉，恢复神经系统对行走功能的控制能力，达到恢复走路机能的目的。根据机器人技术的发展水平，一般具有以下三种结构．第一种是彻底结构化的控制平台，类似于桌面工作站，将机械手安装在固定的控制平台上，完成在固定工作空间内的操作；第二种结构是将机械手安装在轮椅上，这样就可以在任何地域使用，但这导致了机械手刚性下降，抓取的精度往往达不到要求，而且这种方法只适合于那些可以用轮椅的人。第三种机构是将机械手安装在自主或半自主车辆上。下肢康复机器人属于运动训练机器人，下肢康复训练机器人的主要工作任务就是能够模拟真人的步态姿态，来实现对病人下肢的康复训练。在整个机器人的工作过程中，主要是通过机器人的运动来带动病人瘫痪的下肢，使其在牵引力的作用下能够完成对正常人的步态的模拟，从而达到对下肢的肌肉锻炼目的，进而达到能够恢复神经系统对行走功能的控制能力，进一步的达到恢复整个行走机能，最终能够是病人进早的在病痛中脱离出来。已有研究表明，儿童能通过操作电动轮椅适当提高视觉、空间的技能和运动能力，同样可以用类似的器械来提高老年人甚至成年人的运动能力。如对运动员运