外骨骼式上肢康复机器人人机交互系统与康复评价方法研究

来源 :河北工业大学 | 被引量 : 7次 | 上传用户:xphan
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脑卒中引起的上肢瘫痪是一种常见疾病,发病率有逐年提高趋势。临床治疗中多由理疗医师施以积极的、手把手的、一对一的人工理疗,以使患者上肢得到有效的恢复。但理疗效果存在人为影响因素大、评价标准不一致、理疗医师短缺等问题。急需根据康复医学原理开发一种有效的康复治疗设备,来满足肢体运动障碍患者的康复治疗需要。本课题在机器人技术和康复医学理论的基础上,为脑卒中造成的上肢偏瘫患者提供一种有效的康复治疗器材,即外骨骼式上肢康复机器人。本文基于本课题组开发的外骨骼式上肢康复训练机器人,对人机交互系统和康复评价方法进行较深入的研究。首先,本文基于课题组对于外骨骼式上肢康复机器人机构部分和控制部分的研究基础,完成了康复机器人主动辅助控制模型的建立和应用,采用力传感器直接测量患者与机械臂之间的作用力,根据主动辅助控制模型得出力与关节速度之间的关系,控制关节的输出力矩,实现了步进电机的力矩控制,为本文的康复评价研究打下了基础。其次,在深入研究国内外人机交互技术的基础上,引用模块化的设计思想,构建了人机交互系统的总体功能框架模型,并在LabVIEW平台下,分别实现了用户登录模块、用户管理模块、病人管理模块、控制主板选择模块、数据通信模块以及数据管理模块,在人机交互系统开发过程中,充分体现了“以用户为中心”的设计理念。再次,本文根据现有康复评价方法的研究,提出了一种基于AHP-模糊综合评价法的康复评价方法,建立了康复评价模型,最终实现了对上肢偏瘫患者的局部评价和总体评级。并且基于该康复评价模型,开发了上肢康复机器人康复评价软件系统。最后,运用外骨骼式上肢康复机器人和人机交互系统,对不同训练模式下的康复动作进行了实验研究,验证了上、下位机数据传输的有效性,并将康复评价模型应用到试验分析中,检验了其可行性及实用性。
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