基于肌电控制的辅助型上肢外骨骼机器人

发布时间：2022-07-03 13:43

　　臂丛神经损伤是最严重的周围神经损伤之一,患者术后对于上肢运动功能的恢复效果十分微弱,因此患者在遭受臂丛神经损伤之后常会伴随有终生残疾的现象。为了帮助这一类患者重建上肢运动功能,本研究首次在全国甚至世界范围内提出针对臂丛神经损伤患者设计的基于肌电信号控制的辅助型上肢外骨骼机器人。该上肢外骨骼系统主要由机械结构、控制模块、算法等部分组成。在结构部分,该外骨骼提供了5个自由度,其中手部外骨骼2个自由度、肘部外骨骼1个自由度、肩部外骨骼2个自由度,患者在穿戴上该外骨骼之后,能够完成9类上肢动作。系统采用腱鞘驱动的设计方式,使得外骨骼本体装置与驱动部分分离,减轻患者在使用时上肢的负担。外骨骼的控制系统主要由硬件电路和软件程序组成,其中硬件电路包括主控制器模块、电源模块、肌电信号采集模块、电机驱动模块等部分组成。在外骨骼控制系统的基础上搭载了2种控制算法:基于参考轨迹的PID控制以及基于肌电信号的模式识别控制。在模式识别控制中,通过提取患者在神经移位手术之后同侧手臂的肌电信号,使用基于贝叶斯决策的线性判别分析的方法解码其运动意图,实现患者能够在不需要任何帮助的前提下重建上肢运动功能。通过基于参考轨... 

【文章页数】：96 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

HANDEXOS食指结构图

HandofHope结构图

哈佛大学气动软体康复外骨骼Fig1-4SoftexoskeletonofHarvardUniversity

【参考文献】：
期刊论文
[1]基于STM32的CANopen通讯协议的实现[J]. 王海燕,龙辛.  工业设计. 2012(02)
[2]臂丛神经损伤的治疗进展[J]. 劳杰.  实用医院临床杂志. 2010(01)
[3]伺服电机选型的原则和注意事项[J]. 王军锋,唐宏.  装备制造技术. 2009(11)
[4]广州市五所医院臂丛神经损伤流行病学回顾性研究[J]. 赵志彩,向剑平,刘小林.  中华手外科杂志. 2004(03)
[5]表面肌电的支持向量机分类[J]. 谢洪波,王志中,黄海.  北京生物医学工程. 2004(02)
[6]臂丛神经损伤的诊治[J]. 顾玉东.  实用手外科杂志. 1999(02)
[7]关于转动惯量的计算和测量[J]. 刘勇.  物理教师. 1981(02)

博士论文
[1]面向人工假肢的表面肌电信号人手抓取动作研究[D]. 赵汗青.哈尔滨理工大学 2016
[2]增强型模式识别及同步比例控制肌电人机接口研究[D]. 潘立志.上海交通大学 2016
[3]肌电控制接口的自适应方法研究[D]. 刘建伟.上海交通大学 2016
[4]基于肌电信号的多模式人机接口研究[D]. 陈歆普.上海交通大学 2011
[5]手指创伤功能康复机械手系统研究[D]. 王鹏.哈尔滨工业大学 2009
[6]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

硕士论文
[1]表面肌电模式识别的新控制策略研究[D]. 张神权.中国科学技术大学 2017
[2]穿戴式上肢外骨骼设计与研究[D]. 曹红升.上海交通大学 2017
[3]基于CANopen的伺服控制系统研究与设计[D]. 施磊.浙江工业大学 2016
[4]气动肌肉驱动的外骨骼助力系统研究[D]. 李超.浙江大学 2016
[5]基于气动肌肉的外骨骼上肢助力系统研究[D]. 张丹婷.浙江大学 2014
[6]基于STM32的CANopen运动控制主从站开发[D]. 赵飞.华中科技大学 2011
[7]臂丛神经损伤患者伤残接受度和相关因素及其干预的研究[D]. 陈妮.复旦大学 2009
[8]基于MATLAB的人体上肢运动分析及仿真[D]. 张爱丽.天津科技大学 2003



本文编号：3654967