【摘 要】
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平衡感知能力作为一项重要的生理指标,在康复治疗领域中起着至关重要的作用。对于脑瘫病患,他们失去平衡能力,就容易摔倒,摔倒往往会造成严重后果。因此,平衡感知能力作为人体的一项重要指标,在预判人体跌倒和诊断医学疾病方面具有重要作用。反映人体保持各种姿势和适应环境的能力,是近年来的研究热点,在体育、康复医疗、航天航空等领域得到广泛的应用。因此,有必要设计开发一种检测与康复训练相结合的康复机器人,以便准确
【基金项目】
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国家自然科学基金资助项目（项目编号:52165001）:自行车骑行“操作-感知”逆向映射关系及其在平衡感知医学上的应用； 国家自然科学基金项目（项目编号:51865005）:基于动力性和转向性的自平衡自行车车轮驱动； 广西自然科学基金项目（项目编号:2018JJA160116）:一种平衡感知能力测度的新方法及其应用；
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平衡感知能力作为一项重要的生理指标,在康复治疗领域中起着至关重要的作用。对于脑瘫病患,他们失去平衡能力,就容易摔倒,摔倒往往会造成严重后果。因此,平衡感知能力作为人体的一项重要指标,在预判人体跌倒和诊断医学疾病方面具有重要作用。反映人体保持各种姿势和适应环境的能力,是近年来的研究热点,在体育、康复医疗、航天航空等领域得到广泛的应用。因此,有必要设计开发一种检测与康复训练相结合的康复机器人,以便准确划分患者的平衡感知能力等级,并提供相应的康复训练。其中,平衡感知康复机器人要能够智能地适应人,并不是机械化的重复;缺乏平衡感知能力的病患要主动地参与训练,而不是被动地跟随;实现人与机器的协作、交互紧密耦合。因此,平衡感知康复机器人应该具有较高的人机交互能力,能够直观地实时观察训练者状态。本文着重研究平衡感知康复机器人的软件部分,通过界面开发和平衡感知能力等级分类算法来实现平衡感知康复机器人的运动控制。本文的主要工作内容如下:（1）对本课题研究的背景和意义进行了阐述,并对国内外平衡感知康复机器人研究的一些典型案例进行分析,得到了平衡感知康复机器人在实际应用中对不同患者进行康复医疗的功能,以及对于现在一些不完善的功能进一步的提升,下一步可以深入研究的方向。（2）针对平衡感知康复机器人的训练需求,建立便捷的人机互交界面,实施平衡感知康复机器人系统状态数据的实时监控和人机交互。阐述了康复监控系统软件开发平台的搭建步骤,上位机与下位机（DSP）的通讯,完成了康复监控界面系统应用程序的设计。（3）根据平衡感知康复机器人的控制需求,进行平衡感知康复机器人的软件算法设计,以基于双车把自行车平衡数据给出评判康复依据,通过高斯过程分类的算法实现对病患的康复等级分类。通过期望传播近似（EP近似）算法对高斯后验分布给出一个高斯近似,用共轭梯度算法得到最优超参数,设计出了高斯过程多分类的算法,对平衡感知能力等级做出更精准的划分,从而得到更加有效的康复治疗方案。（4）依据康复医生给制定出的平衡感知能力等级标准,对病患在平衡感知康复机器人上进行相应的物理样机实验,进一步验证所设计的分类算法的准确性和有效性。
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