腕功能康复机器人按需辅助控制策略研究

在康复机器人辅助脑卒中患者进行康复训练时,为激发患者的主动参与意识,康复机器人应按照患者康复需求提供其所需的辅助力矩。本文针对腕功能康复机器人提出一种按需辅助控制策略:首先制定能力评估规则,并依据该规则评估患者能力;然后设计控制器,控制器可基于评估结果求解出患者完成康复训练任务所需的辅助力矩,并下发指令至电机;最后控制电机输出指令值,辅助患者完成康复训练任务。将该控制策略应用于腕功能康复机器人,不仅实现了按需辅助的训练模式,而且能够避免辅助力矩激增,同时康复治疗师可在线调节能力评估规则中的多个参数,为不同康复状态的患者定制任务难度。本文所提方法不依赖于力学传感器信息,降低了开发成本且易于实现,具有一定的工程应用价值。     

基于光学运动捕捉的上肢康复机器人可用性测试研究

目的对一款上肢康复机器人进行可用性测试研究,验证其安全性、有效性和舒适性,并提出改进设计的意见。方法运用光学式运动捕捉系统采集受试者进行康复训练时的角度数据,再对受试者进行主观问卷调查。结果快速上肢评估量表结果显示上肢康复机器人配置相对合适,但需要进一步深入研究。角度数据在肩关节内收外展运动和肘关节屈伸运动上表现出显著相关性,而在腕关节数据的统计结果上表现出无相关性。主观问卷调查总得分表明上肢康复机器人舒适性总体上是令人满意的,但在手臂固定装置的舒适性、训练过程中肌肉拉伸程度和座位高度设置的问题上存在设计不合理。结论运用光学式运动捕捉系统可以定量评价上肢康复机器人的性能,对康复机器人的设计及改进具有重要意义。     

基于伺服电机的上肢康复机器人力矩 交互控制系统

目的为了实现上肢康复机器人主动训练中力矩控制的精确性,设计一种基于伺服电机的上肢康复机器人力矩交互控制系统。方法首先利用三自由度中央驱动式上肢康复机器人实验平台建立由运动意图采集模块和伺服力矩控制模块组成的力矩交互系统;再通过建立上肢动力学模型提出上肢助力训练算法;最后通过力矩响应实验、运动意图检测实验。结果依据在一定电流输入范围内,输出力矩能够保持稳定,验证了基于直流伺服电机实现助力训练方法的可行性。采用伺服力矩控制模块在目标力矩设定后,输出力矩在1 ms时间内能够达到设定的目标值并能够保持稳定,目标力矩响应的实时性良好,由此可以得出力矩交互控制方法达到了人机力矩交互稳定的结果。结论采用上肢康复机器人力矩交互控制方法可以在主动训练中实现较为精确的力矩控制。     

基于 Kinect 探讨针刺结合康复训练对脑卒中患者上肢功能的影响

目的 用Kinect探讨针刺结合康复训练对脑卒中患者上肢功能的影响。方法 将脑卒中后上肢功能障碍患者随机分为对照组(康复训练)和治疗组(针刺+康复训练)各15例。比较两组患者治疗前后改良Barthel指数(modified Barthel index, MBI)、Fugl-Meyer运动功能评估(Fugl-Meyer assessment, FMA)及Wolf运动功能测试(Wolf motor function test, WMFT),用Kinect评估两组患者干预前后前臂放桌面、伸肘、喝水3个动作的运动时间(motor time, MT)、运动单位数量(motor unit number, MUN)、曲率指数(index of curvature, IC)、肘关节屈曲角度(elbow flexion angle, EFA)、肩关节屈曲角度(shoulder flexion angle, SFA)与肩关节内收角度(shoulder adduction angle, SAA)的变化。结果 经过6周治疗,治疗组患者MBI和FMA分数、WMFT总分数及伸肘分数均高于对照组(P<0.05...     

融合生物运动信息的上肢运动功能康复诊断方法研究

针对上肢运动功能的康复诊断问题,提出一种融合运动力学信息与生物电信息的综合性上肢运动功能评价方法,用于评价运动功能障碍患者肩肘腕关节的运动功能水平。在上肢进行动作时,对加速度信号和肌电信号进行信号采集、有效信号的选择、特征提取和特征筛选,并利用两类信号在动作分析中的不同优势,将信号的特征值进行优化组合。以简式Fugl-Meyer评分值为标准,构建多个线性回归模型,实现上肢运动功能的综合性评价。在对10位受试者肩肘腕的7个上肢动作（握拳、展拳、屈腕、伸腕、屈肘、伸肘、上肢平举）功能诊断实验中,提出的诊断方法不仅可以进行实时的信息提取和功能诊断,而且与Fugl-Meyer评价有很强的一致性,相关系数达99%以上。实验表明,该诊断方法能取代传统的上肢运动功能评价方法,并更细致地对上肢运动功能进行量化评分。