基于表面肌电信号控制的七自由度上肢外骨骼机器人研究

发布时间：2024-04-13 16:55

　　随着我国老龄化现象的日益加剧以及心脑血管疾病发病低龄化等原因,我国运动困难或丧失运动能力的体弱人群逐渐增多。对于体弱人群的生活辅助在现阶段还是主要靠人工或传统运动辅助产品实现,而这样的辅助模式从成本、资源到患者的生活质量都难以满足社会需求。同时,临床医学证明,面向体弱人群的康复训练,对于其运动能力的恢复有着很大帮助。外骨骼作为一种可穿戴式设备,有着运动灵活、功能丰富、康复治疗与生活辅助相结合等优点,成为了未来体弱人群生活辅助设备的最优选择。而现有上肢外骨骼则存在着成本高、重量大、运动意图识别差、穿戴舒适性差等缺陷。因此,本课题在课题组研发的六自由度上肢外骨骼平台基础上,研发了一套七自由度上肢外骨骼机器人。同时研究了sEMG信号-关节角度间的预测算法、外骨骼控制算法,进行了上肢外骨骼的实验研究。由于七自由度上肢外骨骼需要穿戴使用,所以本课题首先对人体上肢进行了运动学分析,并且对现有六自由度上肢外骨骼系统进行了测试与分析。根据分析结果制定了七自由度上肢外骨骼的设计方案。本课题所研究外骨骼采用套索传动方案,使得电机布置更为灵活。得益于套索传动方案,外骨骼整体自重3.5kg,重量相对于现有上肢...

【文章页数】：75 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图1-1Hardiman助力器

哈尔滨工业大学工程硕士学位论文压驱动的动力源和具有伺服功能的随动铰链组成，全身共计30个自由度量达到了680KG。到了20世纪80年代中期，加州大学伯克利分校研制了一款民用上肢外骨图1-2所示。主要应用于仓库、工厂以及配送中心等场合[8]，帮助其员工重物，提高单....

图1-2加州大学民用上肢外骨骼麻省工学院于20世纪90年代研制成功了名为MIT-Manus的上肢康复型机

哈尔滨工业大学工程硕士学位论文压驱动的动力源和具有伺服功能的随动铰链组成，全身共计30个自由度量达到了680KG。到了20世纪80年代中期，加州大学伯克利分校研制了一款民用上肢外骨图1-2所示。主要应用于仓库、工厂以及配送中心等场合[8]，帮助其员工重物，提高单....

图1-3MIT-manus外骨骼日本科技企业Cyberdyne也研发了一款名为HAL-5的全身外骨骼，如图1-4

1-1Hardiman助力器图1-2加州大学民用上肢外骨骼学院于20世纪90年代研制成功了名为MIT-Manus的上肢康1-3所示。该机器人结构采用连杆机构形式。在使用时，患构末端的手柄，康复机器人能够牵引着患者的上肢进行平面的二维康复训练。MIT-Ma....

图1-4HAL-5外骨骼

态与操作者意图等信息，以控制外骨骼的姿态与运动[12]。整套外骨骼高1.重23千克。正常工作时间可以达到三小时。该装置还设计有主动控制系统，与驱动外骨骼的驱动器、传感器、控制机、数据通信模组等组件安装于背，并使用腰间安装的动力电池进行供电。HAL-5设计有两种控制方式，能....

本文编号：3953347