轻便型助行外骨骼机器人研制与步态生成方法研究
发布时间：2022-01-09 12:44
在我国,有上千万人长期承受着由于行走功能障碍而带来的生理与心理的痛苦,例如脑卒中患者、脊髓损伤患者、以及老年人等。下肢行走功能障碍人群在日常生活中需要依靠辅助装置来满足基本活动需求,减轻并发症,提高生活质量。但是,支架、矫形器等辅助站立装置不能实现肢体的运动功能,拐杖、轮椅等辅助运动设备以移动功能为主,无法实现“行走”感。可穿戴外骨骼机器人是一种穿戴于人体肢体或躯干外部,与人体肢体协同运动,为人体提供支撑、为肢体提供助力、辅助肢体运动,从而提升人体机能的交互式机器人系统。近10年来,大量研究瞄准辅助医疗领域,推动助行外骨骼机器人成为当前国内外研究的热点方向之一。然而,现阶段的助行外骨骼机器人仍存在本体繁重、操作复杂、步态固定等若干问题,离真正实用化尚存在一定距离。本文面向下肢行走功能障碍人群日常行走辅助的基本需求,研制一款轻便型的助行外骨骼机器人,聚焦研究安全自然的步态生成方法,以理论研究结合实验测试的方法,开展助行外骨骼机器人的系统综合设计、在线步态生成方法、步态自然稳定调整策略等方面研究内容,提升助行外骨骼机器人的适应性与实用性。首先,明确轻型化、纤薄化的设计目标与辅助行走功能障碍...
【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】：126 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
ReWalk机器人公司的Fig.1-1RewalkTMexoskeleton
第1章绪论-3-戴者的髋、膝和踝关节对齐。背包电池被移动到更低的位置，减轻了穿戴者肩部的承重量。2016年，ReWalk6.0在Cybathlon残疾人运动会动力外骨骼比赛中取得了第一名。图1-1ReWalk机器人公司的RewalkTM外骨骼机器人[20-23]Fig.1-1RewalkTMexoskeletonofReWalkRoboticsLtd.[20-23]美国加州大学伯克利分校（UniversityofCalifornia,Berkeley）在2004研制增强士兵力量和耐力的单兵作战外骨骼机器人BLEEX（BerkeleyLowerExtremityExoskeleton）的基础之上，于2010年转向民用医疗方向，成立伯克利仿生公司（BerkeleyBionicsInc.），推出助行eLEGS外骨骼机器人[24,25]。2011年更名为Ekso仿生公司（EksoBionicsHoldings,Inc.），于2012年推出产品EksoTM外骨骼机器人[26-28]，如图1-2所示。Ekso自重约23kg，采用锂电池供电，利用电机驱动双腿的髋关节与膝关节，需配合拐杖共同使用。Ekso适用于身高157cm至193cm之间，体重不超过100kg的穿戴者，受用对象为脊柱损伤和中风偏瘫患者。外骨骼机器人配置了尼龙捆绑、背包式后背支架和肩部背带，能够在1-2分钟内穿戴好。图1-2Ekso仿生公司的EksoTM外骨骼机器人[25-28]Fig.1-2EksoTMexoskeletonofEksoBionicsHoldings,Inc.[25-28]
第1章绪论-3-戴者的髋、膝和踝关节对齐。背包电池被移动到更低的位置，减轻了穿戴者肩部的承重量。2016年，ReWalk6.0在Cybathlon残疾人运动会动力外骨骼比赛中取得了第一名。图1-1ReWalk机器人公司的RewalkTM外骨骼机器人[20-23]Fig.1-1RewalkTMexoskeletonofReWalkRoboticsLtd.[20-23]美国加州大学伯克利分校（UniversityofCalifornia,Berkeley）在2004研制增强士兵力量和耐力的单兵作战外骨骼机器人BLEEX（BerkeleyLowerExtremityExoskeleton）的基础之上，于2010年转向民用医疗方向，成立伯克利仿生公司（BerkeleyBionicsInc.），推出助行eLEGS外骨骼机器人[24,25]。2011年更名为Ekso仿生公司（EksoBionicsHoldings,Inc.），于2012年推出产品EksoTM外骨骼机器人[26-28]，如图1-2所示。Ekso自重约23kg，采用锂电池供电，利用电机驱动双腿的髋关节与膝关节，需配合拐杖共同使用。Ekso适用于身高157cm至193cm之间，体重不超过100kg的穿戴者，受用对象为脊柱损伤和中风偏瘫患者。外骨骼机器人配置了尼龙捆绑、背包式后背支架和肩部背带，能够在1-2分钟内穿戴好。图1-2Ekso仿生公司的EksoTM外骨骼机器人[25-28]Fig.1-2EksoTMexoskeletonofEksoBionicsHoldings,Inc.[25-28]
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于稳定阈度分析的外骨骼动态步长规划方法[J]. 陈春杰,张邵敏,王灿,吴桂忠,吴新宇. 仪器仪表学报. 2017(03)
[2]外骨骼辅助行走中平衡控制技术的研究[J]. 张向刚,张明,秦开宇,付常君,吕昀琏. 载人航天. 2016(06)
[3]下肢携行外骨骼系统建模及控制[J]. 杨秀霞,杨晓冬,王亭,杨智勇. 舰船电子工程. 2016(04)
[4]基于MLX90316的方向盘转角检测系统设计[J]. 杨超,韩峻峰,郭毅锋,田博. 科技视界. 2016(02)
[5]面向康复工程的助行可穿戴外骨骼机器人的人类工效学设计[J]. 邱静,程洪,过浩星. 计算机科学. 2015(10)
[6]中国老年人口失能率及失能规模分析——基于第六次全国人口普查数据[J]. 潘金洪,帅友良,孙唐水,张吟鹤,薛晓华,周长青. 南京人口管理干部学院学报. 2012(04)
[7]基于接触力信息的可穿戴型下肢助力机器人传感系统研究[J]. 孙建,余永,葛运建,陈峰,沈煌焕. 中国科学技术大学学报. 2008(12)
[8]步态分析的临床应用[J]. 励建安,孟殿怀. 中华物理医学与康复杂志. 2006(07)
博士论文
[1]基于柔性外骨骼人机智能系统基础理论及应用技术研究[D]. 张佳帆.浙江大学 2009
[2]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
本文编号：3578748
【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】：126 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
ReWalk机器人公司的Fig.1-1RewalkTMexoskeleton
第1章绪论-3-戴者的髋、膝和踝关节对齐。背包电池被移动到更低的位置，减轻了穿戴者肩部的承重量。2016年，ReWalk6.0在Cybathlon残疾人运动会动力外骨骼比赛中取得了第一名。图1-1ReWalk机器人公司的RewalkTM外骨骼机器人[20-23]Fig.1-1RewalkTMexoskeletonofReWalkRoboticsLtd.[20-23]美国加州大学伯克利分校（UniversityofCalifornia,Berkeley）在2004研制增强士兵力量和耐力的单兵作战外骨骼机器人BLEEX（BerkeleyLowerExtremityExoskeleton）的基础之上，于2010年转向民用医疗方向，成立伯克利仿生公司（BerkeleyBionicsInc.），推出助行eLEGS外骨骼机器人[24,25]。2011年更名为Ekso仿生公司（EksoBionicsHoldings,Inc.），于2012年推出产品EksoTM外骨骼机器人[26-28]，如图1-2所示。Ekso自重约23kg，采用锂电池供电，利用电机驱动双腿的髋关节与膝关节，需配合拐杖共同使用。Ekso适用于身高157cm至193cm之间，体重不超过100kg的穿戴者，受用对象为脊柱损伤和中风偏瘫患者。外骨骼机器人配置了尼龙捆绑、背包式后背支架和肩部背带，能够在1-2分钟内穿戴好。图1-2Ekso仿生公司的EksoTM外骨骼机器人[25-28]Fig.1-2EksoTMexoskeletonofEksoBionicsHoldings,Inc.[25-28]
第1章绪论-3-戴者的髋、膝和踝关节对齐。背包电池被移动到更低的位置，减轻了穿戴者肩部的承重量。2016年，ReWalk6.0在Cybathlon残疾人运动会动力外骨骼比赛中取得了第一名。图1-1ReWalk机器人公司的RewalkTM外骨骼机器人[20-23]Fig.1-1RewalkTMexoskeletonofReWalkRoboticsLtd.[20-23]美国加州大学伯克利分校（UniversityofCalifornia,Berkeley）在2004研制增强士兵力量和耐力的单兵作战外骨骼机器人BLEEX（BerkeleyLowerExtremityExoskeleton）的基础之上，于2010年转向民用医疗方向，成立伯克利仿生公司（BerkeleyBionicsInc.），推出助行eLEGS外骨骼机器人[24,25]。2011年更名为Ekso仿生公司（EksoBionicsHoldings,Inc.），于2012年推出产品EksoTM外骨骼机器人[26-28]，如图1-2所示。Ekso自重约23kg，采用锂电池供电，利用电机驱动双腿的髋关节与膝关节，需配合拐杖共同使用。Ekso适用于身高157cm至193cm之间，体重不超过100kg的穿戴者，受用对象为脊柱损伤和中风偏瘫患者。外骨骼机器人配置了尼龙捆绑、背包式后背支架和肩部背带，能够在1-2分钟内穿戴好。图1-2Ekso仿生公司的EksoTM外骨骼机器人[25-28]Fig.1-2EksoTMexoskeletonofEksoBionicsHoldings,Inc.[25-28]
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于稳定阈度分析的外骨骼动态步长规划方法[J]. 陈春杰,张邵敏,王灿,吴桂忠,吴新宇. 仪器仪表学报. 2017(03)
[2]外骨骼辅助行走中平衡控制技术的研究[J]. 张向刚,张明,秦开宇,付常君,吕昀琏. 载人航天. 2016(06)
[3]下肢携行外骨骼系统建模及控制[J]. 杨秀霞,杨晓冬,王亭,杨智勇. 舰船电子工程. 2016(04)
[4]基于MLX90316的方向盘转角检测系统设计[J]. 杨超,韩峻峰,郭毅锋,田博. 科技视界. 2016(02)
[5]面向康复工程的助行可穿戴外骨骼机器人的人类工效学设计[J]. 邱静,程洪,过浩星. 计算机科学. 2015(10)
[6]中国老年人口失能率及失能规模分析——基于第六次全国人口普查数据[J]. 潘金洪,帅友良,孙唐水,张吟鹤,薛晓华,周长青. 南京人口管理干部学院学报. 2012(04)
[7]基于接触力信息的可穿戴型下肢助力机器人传感系统研究[J]. 孙建,余永,葛运建,陈峰,沈煌焕. 中国科学技术大学学报. 2008(12)
[8]步态分析的临床应用[J]. 励建安,孟殿怀. 中华物理医学与康复杂志. 2006(07)
博士论文
[1]基于柔性外骨骼人机智能系统基础理论及应用技术研究[D]. 张佳帆.浙江大学 2009
[2]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
本文编号：3578748
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/zidonghuakongzhilunwen/3578748.html
