脑卒中瘫痪下肢外骨骼康复机器人的研究

发布时间：2017-05-02 08:04

  本文关键词：脑卒中瘫痪下肢外骨骼康复机器人的研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】： 本文研究的是一种用于辅助脑卒中和脊椎损伤患者恢复下肢步行能力的康复医疗机器人。传统的康复医疗方式局限于理疗师个人的经验和能力，而这种机器人是把下肢外骨骼技术运用于康复训练之中，可以将理疗师从繁重的训练任务中解放出来，还可以客观记录训练过程中患者的训练数据，供理疗师分析评价治疗效果；机器人所记录下的详细数据，还可以使理疗师能够深入了解中枢神经康复的规律。 本文首先对人体下肢肌肉骨骼运动机理以及脑卒中和脊椎损伤患者下肢康复方法进行研究，明确了采用机器人的康复目标，并为拟人化的机械结构设计打下基础。 然后通过拉格朗日动力学方程建立人体步行的动力学模型，利用Matlab对动力学模型进行了计算，为控制策略的制定做了准备，并且为后续ADAMS的仿真分析打下理论基础。 接着按照人机工程学和拟人化的原则，，采用电机驱动的方式，设计出机器人的机械结构。并基于三维参数化软件Pro/E建立外骨骼下肢康复机器人的实体模型，在动力学仿真ADAMS中进行仿真。 在上述研究的基础上开发出一套下肢外骨骼康复机器人的原型实验系统，包括机械结构的加工和组装、以及控制系统的具体实现。通过实验研究，该系统能够很好的完成对患者下肢的被动训练任务，为今后开展进一步深入研究打下基础。
【关键词】：外骨骼 下肢康复训练 机器人 电机驱动 拉格朗日动力学方程 动力学仿真
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2007
【分类号】：TH789
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-6
• 目录6-8
• 第一章 绪论8-16
• 1.1 研究背景与意义8-9
• 1.2 国内外研究进展9-14
• 1.2.1 国内外康复机器人的研究现状9-11
• 1.2.2 国内外下肢外骨骼的研究现状11-14
• 1.3 下肢外骨骼康复机器人技术难点分析14
• 1.4 本文研究内容14-15
• 1.5 本章小结15-16
• 第二章 脑卒中瘫痪患者下肢运动及康复研究16-24
• 2.1 引言16
• 2.2 脑卒中瘫痪患者下肢运动机理的研究16-22
• 2.2.1 下肢解剖学16-19
• 2.2.2 脑卒中瘫痪患者下肢肌肉骨骼运动原理19-22
• 2.3 脑卒中及脊椎损伤患者的下肢康复方法22-23
• 2.3.1 脑卒中的康复评定及治疗方法22-23
• 2.3.2 脊椎损伤的康复评定及治疗方法23
• 2.4 本章小节23-24
• 第三章 人体步行的动力学模型的建立24-38
• 3.1 引言24
• 3.2 动力学模型建立的理论基础24-28
• 3.2.1 动力学分析方法及其比较24-25
• 3.2.2 分析力学基础及拉格朗日方程25-28
• 3.3 人体步行动力学模型的建立28-34
• 3.3.1 单腿支撑相30-31
• 3.3.2 双腿支撑相31-33
• 3.3.3 双腿作用相33-34
• 3.4 人体步行动力学模型的仿真34-37
• 3.4.1 相关人体参数的确定34
• 3.4.2 模型输入参数的确定34-36
• 3.4.3 模型的输出力矩36-37
• 3.5 本章小节37-38
• 第四章 下肢外骨骼康复机器人机械结构设计38-54
• 4.1 引言38
• 4.2 总体设计要点38-44
• 4.2.1 关节设计和自由度分配40-41
• 4.2.2 身材兼容性的考虑41-42
• 4.2.3 平衡缓冲机构42-44
• 4.3 驱动部分设计44-49
• 4.3.1 驱动器的定位44-45
• 4.3.2 驱动器的行程的确定45-46
• 4.3.3 驱动器驱动方式的选择和实现46-49
• 4.4 机械系统仿真49-53
• 4.4.1 ADAMS简介49-50
• 4.4.2 基于ADAMS的动力学分析50-53
• 4.5 本章小节53-54
• 第五章 下肢外骨骼康复机器人原型系统的建立54-67
• 5.1 引言54
• 5.2 机械结构的实现54-58
• 5.2.1 驱动元件的选型计算54-58
• 5.2.2 平衡缓冲机构的实现58
• 5.3 控制系统的实现58-64
• 5.3.1 控制策略的探索研究59-60
• 5.3.2 软件系统的实现60-61
• 5.3.3 硬件系统的实现61-64
• 5.4 试验研究64-66
• 5.4.1 实验数据分析65-66
• 5.5 本章小结66-67
• 第六章 总结与展望67-68
• 6.1 总结67
• 6.2 展望67-68
• 参考文献68-71
• 致谢71-72
• 科研成果72-73
• 攻读硕士学位期间参与申请的专利72
• 攻读硕士学位期间参与的科研项目72-73

【引证文献】

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本文编号：340559