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。     

手型识别的手功能康复动作快速规划研究

目的：解决现有手部康复机器人柔顺性、安全性不足和对手势信息采集困难等问题，研发基于视觉的方法进行手型识别，并借助识别结果来用于手部康复训练。方法：本文基于MediaPipe模型来进行手部关键点跟踪和手势识别；在康复手套结构上选择了柔性穿戴式。通过计算机视觉的方法得到手势信息，将信息通过串口传递给单片机，由单片机控制气阀的通断，以此来控制康复手套的运动。结果：基于MediaPipe的静态手势识别实验准确率可以达到93.71%，并且通过手势识别和康复训练实验可以得出基于计算机视觉的手势识别方法性能稳定，康复训练手套能够根据识别出来的手势信息做出相应的动作，对患手进行康复训练。结论：基于视觉示教的手部康复训练机器人可以实现手部康复训练，视觉示教降低了成本，增加了便携性；柔性穿戴式手套增加了安全性和柔顺性。