三维空间末端牵引上肢康复机器人轨迹规划研究

摘要 目的：为了解决现有康复机器人结构复杂、柔顺性和安全性不足、作业治疗中三维空间训练欠缺等问题,提出三维空间末端牵引式上肢康复训练机器人。 方法：通过对上肢康复机器人的结构、运动学理论和人体上肢运动范围分析,建立人机交互的安全空间;结合康复医学中的作业疗法,进行康复动作设计及末端轨迹规划,运用Matlab对机器人末端运动轨迹进行仿真分析,并通过实验验证设计的合理性及可行性。 结果：通过仿真分析和实验结果可以看出机器人末端轨迹及各关节速度和加速度曲线平滑,无跳动现象。 结论：三维空间末端牵引式上肢康复机器人可以实现二维和三维空间的康复训练,用气压比例伺服控制实现末端直线位移,增加了康复训练的柔顺性和安全性,更好满足康复医学中作业疗法的要求。     

一种轮椅平台的上肢外骨骼康复机器人的研究

目的:针对现有上肢康复机器人由于体积庞大、移动不便导致上肢功能障碍患者难以在最佳时期介入康复治疗的问题,本研究设计一种以轮椅为平台的轻便式上肢外骨骼康复机器人。方法:根据人体运动学和动力学特性确定合适的机械结构参数并完成整体机械设计;以嵌入式为平台开发上肢康复机器人控制系统,利用自适应PID控制算法解决上肢康复机器人机交互问题;通过上位机软件绘制运动轨迹和关节角度、速度和力矩的变化曲线,验证设计指标达标情况。结果:该上肢外骨骼康复机器人肩关节屈伸、收展以及肘关节伸屈运动范围在人体对应关节运动范围的60.67%—81.10%,肩关节屈伸电机输出力矩0—18Nm,肘关节屈伸电机输出扭矩在0—14Nm。结论:该上肢外骨骼康复机器人设计合理,人体穿戴方便舒适、各关节运动范围、输出力矩符合人体运动特性,且操作简单,移动方便,可帮助上肢功能障碍患者进行被动、主动和助力康复训练。     

中专康复医学教学体会

随着社会经济的发展 ,人口老龄化的出现和疾病谱的转变 ,康复医学已经成为与临床医学、预防医学和保健医学相平行的重要医学学科。对如何有效地提高康复医学教学中学生的学习兴趣谈几点个人体会。1　自制简易教具的应用教具具有直观性的特点 ,对学生具有较强的感官刺激 ,它醒目而清晰 ,能提高学生的注意力和理解力 ,如人体运动学需要对人体上下肢主要关节的运动平面及运动轴用三维坐标系统来描述 ,上肢肩关节屈曲、伸展运动是肩关节绕额状轴在矢状面上的运动 ;内收、外展是肩关节绕矢状轴在额状面上的运动 ;内外旋是肩关节绕垂直轴在水平面…     

适应个体差异的下肢康复机器人步态规划与实现

目的 针对下肢康复机器人轨迹规划,进行适应个体差异康复运动模式的求解,实现精准康复。方法 在总结出下肢康复机器人6种运动模式后,根据人体多刚体理论,将下肢康复机器人外骨骼简化成二连杆机构,对运动模式进行逆运动学分析,并基于C#设计运动模式求解系统。结果 将基于C#运动模式求解系统计算的运动模式关节角度值传输到上位机,6种运动模式均成功应用于下肢康复机器人。通过运动模式逆运动学分析基于C#设计的运动模式求解系统,对于不同腿长的下肢运动功能障碍患者,进行适应个体差异的运动模式关节角度值求解。通过样机实验,下肢康复机器人能够按照规划的运动模式带动人体模型进行康复训练,且实际关节角度曲线与理论关节角度曲线基本重合,关节角度误差较小。结论 验证了适应个体差异运动模式求解的有效性和可行性。     

上肢机器人在脑梗死偏瘫患者康复治疗中的应用

目的:研究上肢机器人治疗脑梗死偏瘫患者的临床效果。方法:接受上肢康复治疗的脑梗死偏瘫患者88例,随机分为对照组与机器人组,各44例。对照组行运动疗法、作业疗法及中频电刺激治疗;机器人组在对照组治疗的基础上联合上肢机器人治疗。比较2组治疗前、后患者手握力及肩、肘、腕等关节活动度得分、Lindmark平衡得分、上肢Fugl-Meyer运动功能量表(FMA)得分。结果:治疗后,2组患者手握力以及肩、肘、腕等关节活动度得分,Lindmark得分,FMA得分均显著高于同组治疗前(P<0.05),且机器人组高于对照组(P<0.05)。结论:上肢机器人康复治疗有助于脑梗死偏瘫患者上肢运动功能的恢复。     

上肢康复机器人结合常规康复训练对急性期脑卒中患者上肢功能的疗效研究

目的:观察上肢康复机器人结合常规康复训练对急性期脑卒中患者上肢运动功能的改善情况。方法:将50例脑卒中患者随机分为对照组和观察组,对照组每天进行2次常规康复训练,观察组每天进行1次常规康复训练及1次上肢康复机器人训练,每周治疗5d,共4周,治疗前后分别用Fugl-Meyer(上肢部分,FMA-UE)、改良日常生活能力(MBI)、肩关节主动关节活动度评价康复效果。结果:治疗后,2组患者的FMA-UE、肩关节主动关节活动度和MBI评估均有明显提高(P0.05),上肢康复机器人结合常规康复训练组的FMA-UE和肩关节前屈、水平内收、水平外展主动关节活动度与对照组相比提高更加明显(P0.05)。结论:上肢康复机器人结合常规康复训练对急性期脑卒中患者上肢功能有明显改善作用。     

上肢康复训练与生活辅助机器人的设计与研究

摘要 目的：结合康复训练与生活辅助机械臂设计需求与特征,提高机械臂工作空间及其运动性能,本文提出1种9-DOF上肢康复训练与生活辅助机器人。 方法：提出1种由7-DOF工作臂和2-DOF悬臂组成的9-DOF机械臂构型;建立机械臂的运动学模型,分别构建机械臂在康复模式和生活辅助模式下的工作空间;通过在Adams中对机械臂的康复训练模式以及生活辅助模式的运动进行仿真试验,验证机械臂关节的工作性能。 结果：该机械臂在康复模式下工作空间与人体上肢运动空间相重合,符合康复训练需求;在生活辅助模式下,2-DOF悬臂可扩大工作臂的活动范围并且实现工作臂的左右手互换。仿真结果表明,机械臂在运动过程中关节运动平稳,无突变情况发生。 结论：该上肢康复机器人设计合理,能够分别满足康复训练生活辅助模式下的工作空间需求,具有良好的运动稳定性,可用于上肢功能障碍患者的康复训练和日常生活辅助。     

上肢康复机器人结合功能性电刺激对偏瘫上肢功能恢复的影响

目的:观察上肢康复机器人结合功能性电刺激对偏瘫患者上肢功能恢复的疗效。方法:将90例偏瘫上肢功能障碍患者按随机方法分为对照组、治疗1组和治疗2组,每组各30例,3组均给予常规肢体功能训练,治疗1组同时给予上肢康复机器人训练,治疗2组在进行上肢康复机器人训练时加以功能性电刺激,治疗4周。治疗前后采用简化Fugl-Meyer上肢运动功能评分法及改良Barthel指数进行疗效评价,比较3组疗效。结果:治疗后,治疗1组比对照组两项评分改善明显(P<0.05),治疗2组比对照组两项评分改善显著(P<0.01);治疗2组比治疗1组两项评分改善更明显(P<0.05)。结论:上肢康复机器人训练能有效促进偏瘫患者上肢功能的恢复,同时结合功能性电刺激则康复疗效更显著。     

机器人辅助上肢康复运动训练的代偿运动研究

摘要 目的：通过仿真计算和实验的方法探讨上肢不同自由度转动关节的代偿运动可能,为在康复运动训练过程中有效防止代偿运动的出现提供依据。 方法：采用人体上肢的4自由度关节-连杆简化模型,应用变换矩阵计算得到上肢在直线轨迹的运动训练中各关节可能的角度运动变化范围。对正常人分别进行自由状态下和约束状态下的被动直线运动训练,对采集到的关节角度信号进行函数拟合和相关性分析。 结果：人体上肢各关节的运动角度变化规律具有高度的相似性;在约束条件下,人体上肢运动会在肩关节内收外展和上臂旋转两个自由度上产生明显的代偿运动。 结论：可以在中枢神经损伤患者上肢训练中引入肩关节外展矫形器等辅助器具,强制患者增加肩关节外展角度,使患者可以在这种状态下,以与正常人相似的运动规律进行康复运动训练,从而最终恢复或建立正确的运动模式。     

偏瘫患者与正常人日常生活活动的三维运动学分析

目的采用三维运动学分析方法研究正常人和偏瘫患者在日常生活活动（ADL）中的上肢运动学特点。 方法应用Vcion运动捕捉系统（简称Vicon系统）采集15名正常人（健康组）和10例偏瘫患者（偏瘫组）在执行抬臂、梳头、喝水、摸对侧肩、摸后口袋这5项ADL时的上肢关节三维运动数据。经数据处理得到2组的胸锁关节、肩锁关节、肩关节、肘关节、腕关节的三维运动角度和各动作的运动时间,并进行比较。 结果偏瘫组胸锁关节旋外和外展角度,肩锁关节旋内和后伸角度,肘关节屈曲角度较健康组均显著增大,差异有统计学意义（P<0.05）,而其肩锁关节内收角度,肩关节内收、外展、前屈、后伸、旋外和旋内角度较健康组则显著减小,差异有统计学意义（P<0.05）;偏瘫组运动时间较健康组显著延长,差异有统计学意义（P<0.05）。 结论初步建立了一种基于Vicon系统的上肢三维运动学分析方法,所得结果提示偏瘫患者采用与正常人不同的关节运动模式来完成ADL。