面向康复训练的腕关节外骨骼系统研究

发布时间：2021-04-28 21:21

　　腕关节损伤后由于长期的滞动会使肌肉肌腱粘连挛缩,逐渐失去运动能力。常见的医疗手段如药物、电疗及超声波等手段能在一定程度上缓解肌肉粘连的症状,但想要恢复运动功能必须进行康复训练。目前的康复训练过程以人工辅助运动为主,耗费人力物力并且患者主观参与程度较低,训练过程的自动化程度较低。本课题主要研究一款腕关节康复外骨骼机器人,并研究肌电信号对人体肌肉状态、力量及关节运动的表征,将反映患者的主观意愿的肌电信号应用到患者的康复训练中,并对提出的康复训练进行实验验证。针对腕关节的生理及运动特点,并结合现有腕关节外骨骼存在的一些问题,研制了一款开环式可调节的腕关节康复外骨骼机器人,能够实现腕部三个方向的运动;并对该外骨骼进行了运动学分析和力学分析,解决了之前在传动耦合及康复操作舒适性等方面的问题。搭建肌电信号的采集平台,研究肌电信号的三种应用方法:利用肌电信号监视肌肉的实时状态,通过提取肌电信号中的疲劳特征辨别肌肉的疲劳状态;利用肌电信号预测关节运动角度,通过小波分析的方法提取肌电信号中运动信息,并利用支持向量机进行关节角度的预测;利用肌电信号预测肌肉力量,通过多项式拟合的方法建立肌电信号和肌肉力量之... 

【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校

【文章页数】：86 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题研究背景和意义
    1.2 腕关节康复外骨骼系统研究现状
        1.2.1 国外研究现状
        1.2.2 国内研究现状
    1.3 表面肌电信号应用研究现状
        1.3.1 肌电信号疲劳评价
        1.3.2 肌电信号运动辨识
        1.3.3 肌电信号的肌力预测
    1.4 研究的主要内容
第2章 腕关节康复外骨骼系统设计
    2.1 引言
    2.2 腕关节外骨骼需求分析
        2.2.1 腕部结构及运动分析
        2.2.2 现有腕关节康复外骨骼存在的问题
        2.2.3 腕关节外骨骼总体设计要求
    2.3 腕关节康复外骨骼机械系统设计
        2.3.1 开环自旋模块设计
        2.3.2 腕屈伸及尺偏挠模块设计
        2.3.3 外骨骼的受力分析
    2.4 外骨骼的电气系统设计
        2.4.1 动力系统
        2.4.2 检测反馈系统
    2.5 外骨骼运动学分析
    2.6 本章小结
第3章 表面肌电信号处理与分析
    3.1 引言
    3.2 肌电信号机理及采集
        3.2.1 表面肌电信号的机理及特点
        3.2.2 表面肌电信号的采集及预处理
    3.3 基于肌电信号的肌肉疲劳识别
        3.3.1 肌电疲劳特征的提取
        3.3.2 肌肉疲劳辨识方法
    3.4 基于肌电信号的运动辨识
        3.4.1 小波变换
        3.4.2 关节运动角度预测
    3.5 基于肌电信号的肌力预测
        3.5.1 肌力预测模型的建立
        3.5.2 肌力预测模型的验证
    3.6 本章小结
第4章 腕关节康复外骨骼运动控制研究
    4.1 引言
    4.2 多模式的康复训练方法
    4.3 基于肌电疲劳的被动跟随模式
    4.4 基于肌电角度预测的主动训练模式
    4.5 基于肌力预测的阻抗训练模式
    4.6 本章小结
第5章 腕关节外骨骼系统仿真实验
    5.1 引言
    5.2 外骨骼机器人运动仿真
    5.3 康复训练模式的仿真实验
        5.3.1 基于肌电疲劳的被动跟随模式验证
        5.3.2 基于肌电角度预测的主动训练模式验证
        5.3.3 基于肌力预测的阻抗训练模式验证
    5.4 本章小结
结论
参考文献
致谢



本文编号：3166193