摘要：设计了一种符合人体起立运动的辅助起立机器人,通过牛顿欧拉方程对人体起立过程动力学进行分析与建模,推导机器人辅助起立、上肢辅助起立和肌力不足下肢辅助起立3种情况下,人体力与力矩平衡方程,依据方程在Simulink中建立仿真模型,并使用传感器系统对起立机器人辅助人体起立过程中力与力矩进行测量分析.结果表明:不论采取何种辅助起立方法,辅助起立机器人都可有效辅助起立,特别是对起立初始阶段辅助效果尤为明显.上肢辅助起立时,既可保持身体平衡与稳定,又可补偿起立时所需力与力矩,在接近完全站立时这种效果尤为明显,仿真模型可预测站立过程的关节力与力矩.肌力不足下肢参与辅助起立时,所提供辅助力有限但也起到一定作用.

摘要：为了分析康复机器人辅助站立过程中人体质心动量的变化规律,使用所建模型对机器人辅助站立过程中人体质心轨迹、线性动量和角动量进行了测试。依据拉格朗日方程推导人体质心动量数学模型,并利用辅助平行四边形法确定质心位置。分别对慢速、常速和快速辅助站立时,人体质心轨迹、线性动量及角动量进行了测试,利用所推导数学模型,在Matlab/Simulink中建模并对人体质心动量和轨迹进行了模拟。结果表明:当采用不同辅助站立速度时,康复机器人仍能保持人体平稳地完成站立。通过分析质心水平和垂直动量得出:水平动量是站立稳定性的决定因素,而垂直动量是完成竖直站立的决定因素。模拟值与测试值重合度较好,表明所建模型可实现对质心位置和动量的有效预测,为分析辅助站立的稳定性和康复训练奠定了基础。

摘要：研究的目的在于实现功能性电刺激中瘫痪患者功能性站立的仿真。通过对人体站立姿态进行动力学分析,利用最优控制理论,以脚部受地面作用力点到踝关节的距离及控制力矩取极小值为最优控制准则,建立并优化被控制模型,设计最优控制器;以一参考输入为随机曲线的比例微分控制器模拟截瘫患者完好上身的活动,利用最优控制器和卡尔曼状态观测器,构建整个控制系统;以一名身高162 cm、体重55 kg的中国青年男性为样本,利用线性二元回归法计算仿真所需数据,对整个控制系统进行仿真研究。仿真结果表明,截瘫患者腿部肌肉只需要提供较小的力矩便可以维持身体平衡,因而在理论上截瘫患者在不需要双臂辅助的条件下,能够站立较长时间。

摘要：无法站立患者的康复训练往往依赖于家人和专业理疗师辅助完成,但人工辅助训练既无法保证每次站立都沿相同轨迹完成,又无法保证足够的训练强度[1].专业的辅助站立训练器具可以解决上述问题,但目前的辅助站立器具存在如下缺点：无法保证辅助站立轨迹的精度,控制器易受噪声信号的干扰,无法记录训练参数等.对站立过程分析可知,患者在站立时需要足够的关节力矩来保证身体的平衡并防止摔倒[2-3].针对上述问题,本文设计了康复机器人系统,目的是为了结合患者主动力和机器人辅助力来完成站立训练,并保证对站立轨迹的精确追踪.