形状记忆合金丝驱动的手指康复机器人设计和分析

发布时间：2020-11-11 07:48

　　 手作为人类活动灵巧性最高的器官,在我们的日常生活中发挥着关键的作用。但是脑卒中或者外伤术后等伤害经常造成手部功能障碍,给患者日常生活带来了极大影响。因此手部运动康复治疗引起极大的关注。传统的康复训练都是依靠治疗师一对一手动帮助患者完成动作,康复训练效率极低,不能满足患者的需求,所以智能化手部康复设备逐步发展起来。本文研究的柔性手指康复机器人是帮助这些脑卒中等手部运动障碍患者有效康复的训练设备。首先对国内外现有柔性手指康复机器人的研究现状进行综合分析,并以现有设备存在的优点和不足作为设计基础,尽可能设计出可以更好服务患者的外骨骼手指康复设备;本论文采用新型智能材料形状记忆合金丝来进行驱动,该材料具有柔顺性好、高功率比、驱动简单等特点,极大的减轻了设备的体积和重量;目前大多数的外骨骼康复机器人都是由连杆转动副和电机等刚性部件组成,使得整个设备的便携性和佩戴的舒适性方面受到很大的限制,本论文研究的手指康复机器人采用柔性线驱结构,节省空间,携带方便,并且佩戴上更具舒适性。另外本文研究的手指康复机器人在控制方面以树莓派作为主控板,它相当于一个微型电脑,功能强大,拥有众多接口,可以连接各种外部设备,极大的丰富了康复设备的功能性,优异的操控性和人机交互性能使得康复设备能够更好的完成病人的康复训练。本文研究的手指康复机器人采用PID的控制方法,结合肌电信号进行控制,可以实现多种康复模式,能够更好的对患者进行康复治疗。
【学位单位】：燕山大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TP242;R496
【部分图文】：

第 1 章 绪 论.1 国外研究现状通过查阅各种文献，在各种类型的康复机器人中外骨骼康复机器人与其他独到的优越性。外骨骼康复机器人一般可以分为刚性外骨骼康复机器人和骼康复机器人，在便携性和舒适性方面，柔性康复机器人具有独到的优势性手部康复机器人按照驱动主要分为有驱动的手部康复机器人和无驱动的机器人。有驱动的手部康复机器人主要应用于脑卒中或者偏瘫患者的早期手部基本无活动能力，该机器人较为智能化，可以对患者进行主动和被动复康复。无驱动的手部康复机器人主要应用于脑卒中或者偏瘫患者的中后患者手部具有一定的活动能力，该机器人主要应用于患者手部动作的矫形种传感器和丰富的人机交互界面。

性手部康复机器人按照驱动主要分为有驱动的手部康复机器人和无驱动的机器人。有驱动的手部康复机器人主要应用于脑卒中或者偏瘫患者的早期手部基本无活动能力，该机器人较为智能化，可以对患者进行主动和被动复康复。无驱动的手部康复机器人主要应用于脑卒中或者偏瘫患者的中后患者手部具有一定的活动能力，该机器人主要应用于患者手部动作的矫形种传感器和丰富的人机交互界面。图 1-1 Seabo 手部康复手套

燕山大学工程硕士学位论文穿戴后可以对物体进行更好的抓握；图 1-2 为韩国 Repael 公司开发的一款智能手指康复手套，其结构简单便携，具有丰富的位置传感器，以及较好的人机交互界面。上述产品舒适安全而且便携，但是其没有驱动设备，只能应用于康复中期和后期的脑卒中和偏瘫患者的康复训练，适用人群受到限制。针对这个问题以色列开发出一款适用全时期病人的柔性康复手套 Hand Tutor[19]，如下图 1-3 所示。区别于上述的物理驱动和矫形约束方法，这款产品采用功能性电刺激治疗的方法，通过在手套上植入电极刺激肌肉来辅助患者手部进行运动同时该手套上还有丰富的传感器，便于患者进行更好的人机交互，更好的进行康复训练。
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本文编号：2878937