下肢外骨骼机器人的步态评估方法及应用研究

发布时间：2021-01-22 05:40

　　下肢外骨骼机器人作为康复辅具帮助截瘫患者完成起立、行走、转弯等日常活动动作,但目前个人版外骨骼机器人需要在医疗机构进行患者身体的康复评估以及外骨骼使用熟练度的评估,尤其是外骨骼熟练度的评估只能通过简单的经验评估,缺乏外骨骼使用熟练度的量化方法。因此,本论文针对该问题,提出下肢外骨骼机器人的步态评估方法,在此基础之上,进一步提出外骨骼机器人熟练度量化方法,并进行系统实现,其中主要包括以下两方面:针对康复医疗场景下需要对患者使用个人版外骨骼机器人进行康复评估的问题,本文提出了下肢外骨骼机器人的步态评估方法,并设计实现了下肢外骨骼机器人的步态评估系统,该方法通过外骨骼传感器数据计算患者穿戴外骨骼进行康复训练时的步态参数,该系统通过计算所得的步态参数,以评估报告的形式展示患者历次康复训练时步态的改善情况。首先,本文依据康复评定中步态评估理论,从步态的时空参数、关节角度、对称性、平衡性等方面构建正常人的步态参数模型。其次,结合理论及外骨骼数据特点,计算患者穿戴下肢外骨骼进行步行训练时步态的时空参数、关节角度、对称性、平衡性作为评估指标。最后,将评估指标应用于系统构建下肢外骨骼的步态评估系统,并进... 

【文章来源】：电子科技大学四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：93 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

国外部分外骨骼机器人

第一章绪论3(a)(b)图1-2国内外骨骼机器人。(a)电子科技大学个人“助行版”外骨骼机器人[12-13]；(b)中科院康复式外骨骼机器人[14-15]经过多年不懈的探索和实践，深圳先进技术研究院（隶属于中科院）也开发出了一款康复式下肢外骨骼机器人[14-15]，与其他下肢外骨骼最大的不同在于其依靠柔性的电机进行控制，如图1-2(b)所示。它能够自动规划步态，具有结构紧凑等特点。市面上除了上述介绍的外骨骼机器人还有很多其他外骨骼机器人。康复机器人公司MikeTopping于1987年研制的Handy1[16]是最早实现商业化的外骨骼机器人之一。EksoLabs公司开发了可穿戴式机械腿[8-9]名为EksoBionics。由派克汉尼汾公司开发研制的外骨骼装置Indego[10]等。当下国外的康复机构配备的主要是功能更多、自动化程度较高的、多自由度的牵引式/悬挂式康复机器人[44]。这类机器人将人体工程学和机器人学相关理论应用其中，结合仿生学原理，并且在膝、髋关节等关键位置都配备有单独的驱动装置，以确保患者穿戴后外骨骼机器人的关节运动模式和人体关节自由度同轴，提高患者在康复训练过程中的舒适程度，从而让患者的康复训练更有效。下肢外骨骼机器人是医疗机器人领域中的一个重要分支[45]，是典型的康复医学和机器人学结合的产物。下肢外骨骼机器人的研究不仅包含了生物力学、机械学等领域，还包括计算机科学、材料学等多方面的领域。下肢外骨骼机器人所具有的行走、转弯等康复训练模式能够帮助患者重建中枢神经和躯干之间的联系，帮助刺激患者脑部损伤部位的神经康复，从而帮助患者实现肢体的有效控制[46]。传统的康复治疗方式是由康复治疗师根据患者的下肢病情对患者进行按摩、针灸等治疗，这种方式的缺点是治疗效率低，通常是一个治疗师需要对多个患者轮?

Walkbot康复系统

【参考文献】：
期刊论文
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[3]Windows环境下的Nginx高并发实现[J]. 岳晋,温宇,黄旻亮.  电子技术与软件工程. 2019(17)
[4]一种基于Python Flask的Web服务器端设计[J]. 李超,徐云龙,华中伟,史梦安,张滢.  信息与电脑(理论版). 2019(08)
[5]脑卒中后足下垂的康复评定与治疗新进展[J]. 盛逸澜,余波,瞿强,冉军.  按摩与康复医学. 2019(04)
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[7]基于云计算的虚拟服务器安全防护系统[J]. 张宿新,阮兆文,吴毅华.  通讯世界. 2017(17)
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[9]基于AMQP的即时通讯系统的实现[J]. 张乐.  电子技术与软件工程. 2017(05)
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博士论文
[1]用于功能评估的步态运动测量与特征提取研究[D]. 张书涛.上海大学 2016
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[3]人体步态模型实验研究[D]. 赵凌燕.哈尔滨工程大学 2008
[4]可穿戴型助力机器人技术研究[D]. 陈峰.中国科学技术大学 2007

硕士论文
[1]基于Nginx高性能Web服务器的理论研究与性能改进[D]. 戴伟.南京邮电大学 2019
[2]基于Redis分布式存储的负载平衡及性能优化研究[D]. 周旭东.南京邮电大学 2019
[3]LOKOMAT下肢康复机器人结合认知康复对脑卒中患者步行能力的影响[D]. 戴军.武汉体育学院 2018
[4]脑卒中康复评定与训练系统的研究与设计[D]. 石宇登.湖北工业大学 2018
[5]计时起立—行走测试在老年人跌倒预测与风险评估中的应用价值[D]. 康丽.天津医科大学 2017
[6]下肢外骨骼机器人步态规划和步行控制的研究[D]. 赵宏亮.华南理工大学 2016
[7]基于下肢外骨骼康复机器人的康复评价系统研究[D]. 王歌.河北工业大学 2013



本文编号：2992669