摘要：针对坐立功能障碍患者的康复训练问题,本文基于人体运动曲线的轨迹综合,设计了一种符合人机耦合性的坐立康复训练机器人。通过光学动作捕捉实验,采集人体坐立运动轨迹,选择以大腿运动轨迹作为机器人的设计目标;在六杆机构模型的基础上,基于双目标轨迹发生综合法,以大腿上近髋点与近膝点的轨迹作为机构复现的双目标轨迹,进行机构数学模型的分析计算,得出该六杆机构可实现空间内多组位置的精确轨迹综合;建立机器人三维模型,对其关键部件进行静力学仿真分析以及虚拟样机的运动仿真,验证机器人设计的可行性;进行了机器人辅助坐立实验,采集膝、髋关节的运动曲线,膝、髋关节轨迹最大偏移误差分别为12%、5.8%,整体拟合程度较好,表明所设计的机器人具有较好的人机运动协同特征。

摘要：已有颈部康复设备负载精度差且负载调节时间长,为此基于抗阻康复训练治疗理论设计新的颈部康复机器人系统.设计机械结构,使电机输出的拉力转换成颈部的抗阻负载.将控制系统分为控制模块与算法模块,提高系统的流畅性和稳定性.利用磁场定向控制算法实现电机力矩的精准控制,为颈部康复训练提供稳定可控的拉力.设置拉力传感器和姿态陀螺仪传感器,防止使用者头颈部姿态错误或未知事故.统计10名受试者使用所设计系统进行颈部康复训练的评估参数,并对统计结果进行分析.仿真测试显示,磁场定向控制算法能够提高负载精度并缩短调节时间;负载测试与仿真测试结果的一致性验证了控制方案的可行性.系统性能测试表明,所设计的颈部康复机器人的拉力控制误差不超过0.59 N,响应速度为0.53 s,达到临床使用标准.

摘要：目的针对老年人使用康复机器人意愿不足的现状,本文深入探索老年人使用康复机器人背后的动因,从而为开发能够有效激励老年人参与康复训练的机器人提出设计改进建议。方法以老年人为调查对象收集339份有效问卷,基于技术接受模型等理论基础,从技术与产品、用户体验和社会关系三个方面构建老年人使用康复机器人的动因模型,并进一步从用户性格方面对使用康复机器人的不同动因进行对比分析。结果感知有用性、自我价值感知、感知趣味性、社会影响和便利条件与他人建立社会联系是影响老年人持续使用康复机器人的主要动因。而对于开放性高的老年人,感知有用性、自我价值感知对提升其持续使用意愿的影响较大;对于开放性低的老年人,社会影响的影响较大。对于神经质高的老年人,感知信任对提升其持续使用意愿的影响较大;对于神经质低的老年人,感知有用性、自我价值感知的影响较大。对于尽责性高的老年人,提升感知易用性、降低感知信任和便利条件,对提升其持续使用意愿的影响较大;对于尽责性低的老年人,感知信任和便利条件的影响较大。结论提升老年人对康复机器人的使用意愿不仅在于技术角度的创新,还在于充分理解老年人的使用动因。因此,提出个性化设计建议,激发老年人持续使用康复训练机器人意愿,对于提升老年人生活品质具有重要的现实意义。

摘要：随着现代机器人学和医疗行业的迅速发展,使用康复机器人对下肢运动损伤患者进行治疗成为国内外研究热点之一。为实现更好的康复治疗效果,对一种3自由度下肢康复机器人开展轨迹规划研究,模拟健康踝关节运动规律,对下肢康复机器人的运动轨迹进行了优化设计。基于踝关节的康复、损伤机制和运动形式,对比分析几种少自由度平面对称并联机构,确定了以2UU-UPU机构为康复执行机构的设计原型;对下肢康复机器人开展下肢康复训练的轨迹规划研究,推导了摆线运动规律、叠加摆线运动规律的轨迹规划运动公式,并验证了在不同康复训练条件下轨迹的合理性;为探究更合理的康复轨迹,使用光学动作捕捉系统采集坐姿状态下踝关节的运动轨迹,建立康复轨迹约束条件,提高了规划轨迹与人体动作的相似度,可实现更好的康复效果。

摘要：我国老龄人群肢体障碍者很多,运动康复技术是康复治疗的有效手段。但医患比例严重失调难以使得人人都能享受到康复医疗服务。康复机器人通过阻抗控制技术能够与人体进行一定的安全交互,但现有康复机器人多采用定阻抗控制,环境适应能力弱,难以应用于临床。针对上述问题,提出一种变阻抗控制方法,以采集使用者的表面肌电信号为输入条件,通过改进随机森林算法训练识别使用者上肢的运动角度。并配合末端力传感器,获得使用者的运动意图,再通过变阻抗控制器完成康复运动。搭建了实验平台,并对轨迹跟踪和康复训练能力进行验证与评估。结果表明所设计的控制器能够控制机器人完成康复运动。

摘要：本文指出外骨骼康复机器人被广泛应用于下肢运动障碍患者的辅助行走,可大大增强肢体运动功能受损患者的康复效果。通过仿生学,本文设计了一种由绳索驱动的可穿戴式下肢外骨骼康复机器人。采用D-H法,对可穿戴式下肢外骨骼康复机器人进行了运动学建模,得到了各关节之间的运动学关系。采用五次多项式插值法进行步态规划,得出了步态运动方程,并将其所得的关节角速度数据导入到ADAMS软件中,对可穿戴式下肢外骨骼康复机器人进行了运动学仿真分析。最后得出,关节角位移变化平滑、稳定,表明了所设计康复机器人具有良好的效果。

摘要：针对踝关节康复机器人自由度少且行程范围小等导致康复效果不理想的问题,本文设计了一种基于3-PRPS并联机构的6自由度踝关节康复机器人,对踝关节所有运动形式及下肢进行复合康复训练。通过解析求解法对并联机构进行逆运动学位置分析计算,得到逆运动学求解的代数式。为验证机构运动学分析的正确性,建立康复机器人的虚拟样机,利用ADAMS进行逆运动学仿真。结果表明,康复机器人在康复训练过程中运行平稳,速度及加速度无突变,能够完成踝关节趾屈/背伸、外展/内收、内翻/外翻3种运动形式和下肢的康复训练,符合预期效果。

摘要：为设计一种结构合理、适宜患者使用的踝关节康复机构,针对踝关节运动特点,提出一种3-PRPS/RRR并联机器人。采用旋量理论描述机器人的数学模型,推导得出该机器人具有3转动自由度;使用闭环矢量法得到机器人的位置逆解方程,利用粒子群优化算法计算机器人的位置正解;设定一组机器人的设计参数,建立由初值不断迭代的数值算法得到机器人的工作空间;推导机器人的雅克比矩阵,计算机器人在其工作空间内的奇异位形;通过生物力学软件建立人体骨肌系统,仿真得到使用该机器人进行踝关节康复训练时踝关节处肌肉的激活程度;搭建试验样机进行试验,验证机器人位置正/逆解、工作空间和奇异位形。研究结果表明:CAD模型和理论计算结果一致,结合试验验证了机器人位置正/逆解的正确性;试验样机的工作空间能够满足踝关节康复训练所需的运动范围,且机器人在其工作空间内不存在奇异位形;使用该机器人进行康复训练时能够有效地激活肌肉,达到康复训练的目的。

摘要：柔性触觉传感器易于贴合皮肤等不规则表面,相比刚性传感器具有更强的信号感知能力、更高的精度和更佳的穿戴舒适性,在人机交互、医疗设备、可穿戴设备、健康监测等领域发挥着重要作用.鉴于此,从传感器不同工作原理出发,对柔性触觉传感器进行系统地介绍和对比,从结构优化的角度分析传感器性能优化方法,整理出微结构、结构疏松化、多模态测量等3种电磁原理中的共性设计方法.同时总结柔性触觉传感器在医疗康复机器人领域中的应用,整理机器人控制、人机交互、医疗器械和生理信息监测等4种具体应用场景,分析不同应用场景对传感器性能的不同需求,如机器人控制需要高精度、短响应时间;人机交互需要大面积、多模态等,并给出部分结构优化设计与应用之间的关联.最后简要介绍柔性触觉传感器信息提取和信息融合等智能信息处理方法,并对柔性触觉传感器的发展趋势进行展望.

摘要：人体下肢康复机器人作为一种恢复下肢运动能力的辅助设备,在康复领域和临床应用上的作用日益显著。随着科技的进步,国内外在该领域均有较大的发展,本研究对下肢康复机器人的发展脉络进行了较为细致地梳理,对临床应用的现状进行了综述,以机构研究为重点,从自由度,工作空间,奇异性,步态模拟,运动学仿真及人机交互等角度对其进行分析辨识,结果表明,国内对下肢康复机器人的研究重点在机构构型的设计与优化,国外的研究重点则是基于人机交互的控制系统与训练模式的提升与创新。最后结合研究现状对未来的发展趋势进行了展望。