外骨骼式上肢康复机器人人机交互系统与康复评价方法研究
发布时间：2021-03-22 20:10
脑卒中引起的上肢瘫痪是一种常见疾病,发病率有逐年提高趋势。临床治疗中多由理疗医师施以积极的、手把手的、一对一的人工理疗,以使患者上肢得到有效的恢复。但理疗效果存在人为影响因素大、评价标准不一致、理疗医师短缺等问题。急需根据康复医学原理开发一种有效的康复治疗设备,来满足肢体运动障碍患者的康复治疗需要。本课题在机器人技术和康复医学理论的基础上,为脑卒中造成的上肢偏瘫患者提供一种有效的康复治疗器材,即外骨骼式上肢康复机器人。本文基于本课题组开发的外骨骼式上肢康复训练机器人,对人机交互系统和康复评价方法进行较深入的研究。首先,本文基于课题组对于外骨骼式上肢康复机器人机构部分和控制部分的研究基础,完成了康复机器人主动辅助控制模型的建立和应用,采用力传感器直接测量患者与机械臂之间的作用力,根据主动辅助控制模型得出力与关节速度之间的关系,控制关节的输出力矩,实现了步进电机的力矩控制,为本文的康复评价研究打下了基础。其次,在深入研究国内外人机交互技术的基础上,引用模块化的设计思想,构建了人机交互系统的总体功能框架模型,并在LabVIEW平台下,分别实现了用户登录模块、用户管理模块、病人管理模块、控制主...
【文章来源】：河北工业大学天津市 211工程院校
【文章页数】：83 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 人机交互的研究现状
1.2.1 国外研究现状
1.2.2 国内研究现状
1.3 康复评价方法
1.4 上肢康复机器人研究现状
1.4.1 国外研究现状
1.4.2 国内研究现状
1.5 课题的主要研究内容
第二章 外骨骼式上肢康复机器人研究基础与主动辅助控制策略研究
2.1 前言
2.2 外骨骼式上肢康复机器人机构部分研究基础
2.3 外骨骼式上肢康复机器人控制部分研究基础
2.3.1 主从控制系统的确立
2.3.2 上肢康复机器人控制策略的提出
2.4 主动辅助控制策略的研究
2.4.1 主动辅助控制模型
2.4.2 力的PID控制
2.4.3 测量力的数字滤波
2.4.4 力反馈系统的硬件结构
2.4.5 力传感器AD转换
2.5 单关节主动辅助控制策略的实现
2.6 本章小结
第三章 外骨骼式上肢康复机器人人机交互系统研究与实现
3.1 引言
3.2 康复机器人人机交互系统开发原则
3.3 人机交互系统的研究
3.3.1 人机交互系统的功能
3.3.2 人机交互系统的功能模块构成
3.3.3 人机交互系统流程分析
3.4 人机交互系统的实现
3.4.1 用户登陆模块的实现
3.4.2 主菜单界面的实现
3.4.3 用户操作模块的实现
3.4.4 病人管理模块的实现
3.4.5 控制主板选择模块的实现
3.4.6 数据通信模块的实现
3.4.7 数据管理模块的实现
3.4.8 生成可执行程序及安装文件
3.5 本章小结
第四章 外骨骼式上肢康复机器人康复评价方法研究
4.1 引言
4.2 外骨骼式上肢康复机器人康复评价模型的构建
4.2.1 AHP-模糊综合评价法
4.2.2 肢体运动功能评价指标和参数
4.2.3 康复评价模型的建立
4.3 外骨骼式上肢康复机器人康复评价模型的实现
4.3.1 上肢康复局部评价的实现
4.3.2 上肢康复综合评价的实现
4.4 康复评价软件系统
4.5 本章小结
第五章 人机交互系统与康复评价方法实验
5.1 引言
5.2 实验设备
5.3 肩关节前屈运动实验
5.4 复合动作实验
5.5 单关节主动辅助控制实验与康复评价实验
5.6 本章小结
第六章 结论
参考文献
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]人机交互软件界面设计研究[J]. 吴甲文. 电子技术与软件工程. 2015(09)
[2]外骨骼机械手控制系统设计[J]. 陈宏伟,张福海,付宜利,王翔宇. 华中科技大学学报(自然科学版). 2013(S1)
[3]基于外骨骼机器人下肢康复训练评价策略研究[J]. 陈贵亮,赵月,王歌,张元春,刘更谦. 科学技术与工程. 2014(01)
[4]上肢康复机器人研究现状的分析[J]. 杨启志,曹电锋,赵金海. 机器人. 2013(05)
[5]基于LabVIEW的电能质量监测系统及其数据存储格式的研究[J]. 王政,刘国海,沈跃,张钰. 电测与仪表. 2013(06)
[6]人与机的对话——浅谈人机交互的人机关系及其发展趋势[J]. 肖楠. 艺术科技. 2013(03)
[7]基于AHP-模糊综合评判的上肢康复机器人康复评价方法[J]. 王建辉,张程,纪雯,顾德英. 沈阳大学学报(自然科学版). 2012(03)
[8]单片机与PC机的串口通信[J]. 贾极. 中小企业管理与科技(上旬刊). 2011(06)
[9]LabVIEW中利用LabSQL对数据库访问的实现[J]. 徐小华,贺斌,顾庆传. 科技信息. 2011(06)
[10]基于LabVIEW的数据库管理系统[J]. 张淑敏,毕丽红,马艳芳. 工业控制计算机. 2010(09)
博士论文
[1]柔性关节机械臂控制策略的研究[D]. 刘业超.哈尔滨工业大学 2009
硕士论文
[1]基于Linux的DSO的人机交互界面的设计[D]. 张卫芳.电子科技大学 2013
[2]下肢康复训练机器人人机交互系统的设计与实现[D]. 尹鹏飞.合肥工业大学 2013
[3]基于串口通信的人机交互系统的设计与实现[D]. 王砚秋.华中科技大学 2011
[4]基于LabVIEW的分布式控制系统研究[D]. 李海燕.南京邮电大学 2011
[5]电子海图系统人机界面的可用性评估研究[D]. 李锐.哈尔滨工程大学 2009
[6]网页游戏中界面设计的研究和应用[D]. 李晓蕙.上海交通大学 2008
[7]NVD播放机人机交互系统的设计与实现[D]. 徐菲.华中科技大学 2007
[8]基于虚拟现实手臂外骨骼康复系统的研究[D]. 王小龙.河北工业大学 2003
本文编号：3094401
【文章来源】：河北工业大学天津市 211工程院校
【文章页数】：83 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 人机交互的研究现状
1.2.1 国外研究现状
1.2.2 国内研究现状
1.3 康复评价方法
1.4 上肢康复机器人研究现状
1.4.1 国外研究现状
1.4.2 国内研究现状
1.5 课题的主要研究内容
第二章 外骨骼式上肢康复机器人研究基础与主动辅助控制策略研究
2.1 前言
2.2 外骨骼式上肢康复机器人机构部分研究基础
2.3 外骨骼式上肢康复机器人控制部分研究基础
2.3.1 主从控制系统的确立
2.3.2 上肢康复机器人控制策略的提出
2.4 主动辅助控制策略的研究
2.4.1 主动辅助控制模型
2.4.2 力的PID控制
2.4.3 测量力的数字滤波
2.4.4 力反馈系统的硬件结构
2.4.5 力传感器AD转换
2.5 单关节主动辅助控制策略的实现
2.6 本章小结
第三章 外骨骼式上肢康复机器人人机交互系统研究与实现
3.1 引言
3.2 康复机器人人机交互系统开发原则
3.3 人机交互系统的研究
3.3.1 人机交互系统的功能
3.3.2 人机交互系统的功能模块构成
3.3.3 人机交互系统流程分析
3.4 人机交互系统的实现
3.4.1 用户登陆模块的实现
3.4.2 主菜单界面的实现
3.4.3 用户操作模块的实现
3.4.4 病人管理模块的实现
3.4.5 控制主板选择模块的实现
3.4.6 数据通信模块的实现
3.4.7 数据管理模块的实现
3.4.8 生成可执行程序及安装文件
3.5 本章小结
第四章 外骨骼式上肢康复机器人康复评价方法研究
4.1 引言
4.2 外骨骼式上肢康复机器人康复评价模型的构建
4.2.1 AHP-模糊综合评价法
4.2.2 肢体运动功能评价指标和参数
4.2.3 康复评价模型的建立
4.3 外骨骼式上肢康复机器人康复评价模型的实现
4.3.1 上肢康复局部评价的实现
4.3.2 上肢康复综合评价的实现
4.4 康复评价软件系统
4.5 本章小结
第五章 人机交互系统与康复评价方法实验
5.1 引言
5.2 实验设备
5.3 肩关节前屈运动实验
5.4 复合动作实验
5.5 单关节主动辅助控制实验与康复评价实验
5.6 本章小结
第六章 结论
参考文献
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]人机交互软件界面设计研究[J]. 吴甲文. 电子技术与软件工程. 2015(09)
[2]外骨骼机械手控制系统设计[J]. 陈宏伟,张福海,付宜利,王翔宇. 华中科技大学学报(自然科学版). 2013(S1)
[3]基于外骨骼机器人下肢康复训练评价策略研究[J]. 陈贵亮,赵月,王歌,张元春,刘更谦. 科学技术与工程. 2014(01)
[4]上肢康复机器人研究现状的分析[J]. 杨启志,曹电锋,赵金海. 机器人. 2013(05)
[5]基于LabVIEW的电能质量监测系统及其数据存储格式的研究[J]. 王政,刘国海,沈跃,张钰. 电测与仪表. 2013(06)
[6]人与机的对话——浅谈人机交互的人机关系及其发展趋势[J]. 肖楠. 艺术科技. 2013(03)
[7]基于AHP-模糊综合评判的上肢康复机器人康复评价方法[J]. 王建辉,张程,纪雯,顾德英. 沈阳大学学报(自然科学版). 2012(03)
[8]单片机与PC机的串口通信[J]. 贾极. 中小企业管理与科技(上旬刊). 2011(06)
[9]LabVIEW中利用LabSQL对数据库访问的实现[J]. 徐小华,贺斌,顾庆传. 科技信息. 2011(06)
[10]基于LabVIEW的数据库管理系统[J]. 张淑敏,毕丽红,马艳芳. 工业控制计算机. 2010(09)
博士论文
[1]柔性关节机械臂控制策略的研究[D]. 刘业超.哈尔滨工业大学 2009
硕士论文
[1]基于Linux的DSO的人机交互界面的设计[D]. 张卫芳.电子科技大学 2013
[2]下肢康复训练机器人人机交互系统的设计与实现[D]. 尹鹏飞.合肥工业大学 2013
[3]基于串口通信的人机交互系统的设计与实现[D]. 王砚秋.华中科技大学 2011
[4]基于LabVIEW的分布式控制系统研究[D]. 李海燕.南京邮电大学 2011
[5]电子海图系统人机界面的可用性评估研究[D]. 李锐.哈尔滨工程大学 2009
[6]网页游戏中界面设计的研究和应用[D]. 李晓蕙.上海交通大学 2008
[7]NVD播放机人机交互系统的设计与实现[D]. 徐菲.华中科技大学 2007
[8]基于虚拟现实手臂外骨骼康复系统的研究[D]. 王小龙.河北工业大学 2003
本文编号：3094401
本文链接：https://www.wllwen.com/shoufeilunwen/xixikjs/3094401.html
