收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

一种新型上肢康复机器人的运动学分析与实验研究

左伟龙  
【摘要】:脑卒中俗称脑中风,是一种高发病率、高死亡率、高致残率的疾病。2016年在“中国脑卒中大会暨第六届全国心脑血管病论坛”有专家指出,目前我国脑卒中的发病率以每年8.7%的速度上涨,而且发病趋势逐渐年轻化,病情十分不容乐观。最新研究结果表明:及早、及时、科学有效的对脑卒中患者的患肢进行康复性运动训练,可以极大的提高患者恢复肢体运动功能的速度。传统的治疗手段通常采用一对一的康复性运动训练,这种治疗方式无法记录病人的运动状况、运动速度、及运动强度等,同时治疗效果取决于康复理疗师的工作方法、工作态度、工作经验等。随着机器人应用范围越来越广泛,人们逐渐将其应用到康复医学领域。本文针对患者上肢康复训练的问题,设计开发了一种新型串并混联上肢康复机器人,完成了运动学的分析与优化、动力学的建模与分析、典型康复轨迹的仿真实验、实验平台的搭建,主要内容如下:1、提出了一种新型的串并混联康复机器人,基于D-H方法,建立了机器人关节坐标系,求出了机器人的运动学正解和反解。采用微分变换方法,得出了机器人的雅克比矩阵,确定了机器人的奇异位形,结果表明,该机器人在X-Y平面上,以点(0,-(R+a_1))为圆心,L为半径的圆上存在奇异位形。利用数值方法,求解出了机器人的工作空间,其在X-Y平面的投影为一扇形,其最大外接圆半径为350mm。以灵巧度作为优化目标函数,采用蜂群算法,完成了机器人机构优化。2、利用拉格朗日方程,建立了上肢康复机器人的动力学模型,求得了各个关节驱动力函数表达式。通过具体算例,并利用MATLAB与ADAMS两款软件对动力学进行仿真分析。对比两者仿真的结果可以看出,动力学模型与虚拟样机模型建立正确。3、针对脑卒中治疗问题,探讨了被动运动训练模式,在此模式下,患者通过完成一些典型的康复性动作,从而重塑大脑中枢神经系统。针对几种典型的康复轨迹进行了运动仿真,首先建立末端轨迹函数表达式,并通过MATLAB仿真出轨迹图形,其次利用ADAMS对虚拟样机进行仿真,得到末端点的轨迹曲线及电机的速度和加速度曲线。两者仿真结果表明,机构设计合理,运动学模型建立正确。4、研制了上肢康复机器人样机,采用C#语言开发了上位机界面,对“8”字形、“0”字形、“1”字形,“一”字形康复轨迹进行实验验证。实验结果表明,运动学理论分析模型正确,控制系统工作稳定。本研究对后续机器人的刚度分析、轨迹规划、系统控制等工作奠定了一个基础,具有一定的指导意义。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 刘延斌;庞翔元;张彦斌;郭冰菁;韩建海;;踝关节康复机器人主动训练柔顺控制研究[J];系统仿真学报;年期
2 王秋惠;魏玉坤;刘力蒙;;康复机器人研究与应用进展[J];包装工程;2018年18期
3 常影;穆旭;于可欣;赵玉山;;下肢康复机器人研究现状[J];河北农机;2018年03期
4 刘更谦;安宁;路光达;陈贵亮;;一种新型手部康复机器人的设计与分析[J];机械设计与制造;2018年06期
5 任武;陈秋冰;崔雅静;于婷婷;雷婉月;吴阳;于毅;;肢体康复机器人研究现状及进展[J];新乡医学院学报;2018年08期
6 顾腾;李传江;詹青;;卒中后上肢康复机器人应用研究进展[J];神经病学与神经康复学杂志;2017年01期
7 王露露;胡鑫;曹武警;张飞;喻洪流;;可穿戴上肢康复机器人的设计及其运动仿真和动力学分析[J];北京生物医学工程;2017年02期
8 董祺;喻洪流;方又方;;一种上肢康复机器人的力矩控制系统设计[J];电子科技;2017年04期
9 卓威;;下肢康复机器人类型概述及交互控制方案探讨[J];科技创业月刊;2017年09期
10 张林灵;喻洪流;方又方;石萍;孟巧玲;王金超;;上肢康复机器人的运动方向信息处理系统设计[J];电子科技;2017年05期
11 蔡国庆;程秀芳;;上肢康复机器人的研究[J];机械工程与自动化;2017年05期
12 周梅杰;郭帅;嵇建成;陆嘉杰;;基于下肢康复机器人数据信息系统云存储浅探[J];计量与测试技术;2017年09期
13 尹贵;张小栋;陈江城;马伟光;张强;杨昆才;;下肢康复机器人按需辅助自适应控制方法[J];西安交通大学学报;2017年10期
14 郭慧宇;程秀芳;;上肢康复机器人研究现状分析[J];山东工业技术;2016年04期
15 李妍姝;;下肢康复机器人及其交互控制方法[J];科技创新导报;2015年32期
16 刘修泉;马研;宋爱国;;基于物联网远程控制的上肢康复机器人系统研究[J];高技术通讯;2015年01期
17 ;康复机器人是蓝海市场?[J];玩具世界;2016年07期
18 周媛;王宁华;;康复机器人概述[J];中国康复医学杂志;2015年04期
19 崔冰艳;陈丽文;王志军;李占贤;;下肢康复机器人的静力学分析及结构参数设计[J];机械传动;2015年08期
20 裴敬;杨帆;侯利莎;刘治君;曾雪梅;罗增永;;成都市某康复中心康复机器人利用现状与对策研究[J];中国康复医学杂志;2015年08期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 陈建强;靳莹;;“纯意念控制”人工神经康复机器人问世[A];《科学与现代化》2015年第1期(总第062期)[C];2015年
2 熊蔡华;;康复机器人研究动态与思考[A];2015年中国自动化大会摘要集[C];2015年
3 王晶;;下肢康复机器人研究进展[A];2014年浙江省物理医学与康复学学术年会论文汇编[C];2014年
4 毕胜;;康复机器人训练技术[A];中国康复医学会运动疗法分会第十一届全国康复学术大会学术会议论文摘要汇编[C];2011年
5 郭学军;;下肢康复机器人的临床研究与未来展望[A];2012中国康复医学会实用康复论坛暨运动康复新理念培训班资料汇编[C];2012年
6 王俊华;;康复机器人发展概况[A];中国康复医学会脑血管病专业委员会换届暨第十五次全国脑血管病康复学术年会、湖南省康复医学会神经康复专业委员会2012学术年会论文集[C];2012年
7 李林;;儿童康复机器人及其临床应用[A];第六届全国儿童康复、第十三届全国小儿脑瘫康复学术会议暨国际学术交流会议论文汇编[C];2014年
8 林惠;;下肢康复机器人训练与评估系统的应用[A];中国康复医学会疗养康复专业委员会第二十四届学术会议论文汇编[C];2014年
9 毕胜;季林红;纪树荣;;神经康复机器人研究进展[A];第四届全国康复治疗学术大会论文摘要汇编[C];2004年
10 毕胜;;康复训练机器人——康复医学新的革命?[A];中国康复医学会第五届全国康复治疗学术会议论文集[C];2006年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 黄明;气动肌肉腕关节和下肢康复机器人及其控制技术研究[D];华中科技大学;2017年
2 姜礼杰;普惠性下肢精准康复机器人的设计及实现[D];合肥工业大学;2017年
3 孟凡成;上肢康复机器人的增强学习控制方法研究[D];北京理工大学;2015年
4 李醒;五自由度上肢康复机器人训练系统的研究[D];东北大学;2012年
5 孙洪颖;卧式下肢康复机器人研究[D];哈尔滨工程大学;2011年
6 姜莹;全方位移动下肢康复机器人的运动控制方法研究[D];沈阳工业大学;2013年
7 邢科新;手功能康复机器人系统若干关键技术研究[D];华中科技大学;2010年
8 杨勇;手臂康复机器人系统研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
9 张付祥;创伤手指康复机械手系统研究[D];哈尔滨工业大学;2007年
10 吴军;上肢康复机器人及相关控制问题研究[D];华中科技大学;2012年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 顾腾;基于sEMG和EEG的上肢康复机器人人机接口技术研究[D];上海师范大学;2018年
2 何晴;上肢外骨骼康复机器人治疗骨折术后肘关节僵硬的疗效观察[D];浙江中医药大学;2018年
3 王杰静;桌面式上肢康复机器人控制系统的设计与实现[D];上海师范大学;2018年
4 马高远;上肢康复机器人主动意图感知技术研究[D];山东大学;2018年
5 高建歌;一种外骨骼上肢康复机器人的结构设计及特性评价[D];天津理工大学;2018年
6 余俊炜;多自由度悬吊式上肢康复机器人本体设计与验证[D];重庆理工大学;2018年
7 单玉华;康复机器人脑肌电采集系统及分析方法研究[D];东南大学;2017年
8 左伟龙;一种新型上肢康复机器人的运动学分析与实验研究[D];郑州大学;2018年
9 谢全威;面向卒中患者的上肢康复机器人辅助力EEG识别研究[D];郑州大学;2018年
10 桓茜;人体下肢外骨骼康复机器人的研究[D];陕西科技大学;2018年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 中国青年报·中青在线记者 王晨 通讯员 马佳序;王海洋:研发康复机器人让瘫痪者有望站起[N];中国青年报;2018年
2 本报记者 俞陶然;康复机器人有望平民价进入患者家[N];解放日报;2018年
3 本报记者 齐欣;人工智能医疗擦出火花[N];医药经济报;2017年
4 王浩;AI自带光环成就未来[N];医药经济报;2017年
5 记者 肖剑雄;康复机器人成医疗“新宠”[N];东莞日报;2017年
6 本报记者 王晓慧 马维辉 刘诗萌;一大波“康复机器人”来袭 人工智能辅具火了国际福祉博览会[N];华夏时报;2017年
7 IT时报记者 孙妍;傅利叶智能将发布商用外骨骼康复机器人[N];IT时报;2017年
8 记者 韩丽平;哈工大机器人集团“引入外脑”进军康复机器人市场[N];黑龙江日报;2015年
9 王强;政策火上浇油推高市场[N];医药经济报;2016年
10 杨红军 曹洪田 王婷;科技创新攀新高 华丽转身上精品[N];江苏经济报;2010年
中国知网广告投放
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978