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基于虚拟现实技术的上肢康复训练系统发展现状 被引量:12
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作者 翟艺 徐秀林 《中国康复理论与实践》 CSCD 北大核心 2014年第10期908-910,共3页
本文对基于虚拟现实技术的上肢功能康复训练系统的国内外现状进行概述,重点介绍几款发展相对比较成熟的康复系统,针对软件设计部分做出主要说明,分析虚拟场景、虚拟物体及网络远程在上肢康复中的应用,并对虚拟训练技术在康复应用中的问... 本文对基于虚拟现实技术的上肢功能康复训练系统的国内外现状进行概述,重点介绍几款发展相对比较成熟的康复系统,针对软件设计部分做出主要说明,分析虚拟场景、虚拟物体及网络远程在上肢康复中的应用,并对虚拟训练技术在康复应用中的问题做出总结,对其发展前景做出展望。 展开更多
关键词 虚拟现实 上肢康复训练系统 手指功能 综述
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基于结构优化的DDAG-SVM上肢康复训练动作识别方法 被引量:9
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作者 左国玉 徐兆坤 +1 位作者 卢佳豪 龚道雄 《自动化学报》 EI CSCD 北大核心 2020年第3期549-561,共13页
针对上肢康复训练系统中训练评估方法核心的动作识别问题,提出一种面向Brunnstrom 4~5期患者上肢康复训练动作的SODDAG-SVM(Structure-optimized decision directed acyclic graph-support vector machine)多分类识别方法.首先将多分类... 针对上肢康复训练系统中训练评估方法核心的动作识别问题,提出一种面向Brunnstrom 4~5期患者上肢康复训练动作的SODDAG-SVM(Structure-optimized decision directed acyclic graph-support vector machine)多分类识别方法.首先将多分类问题分解成一组二分类问题,并使用支持向量机构建各二分类器,分别采用遗传算法和特征子集区分度准则对各二分类器的核函数参数及特征子集进行优化.然后使用类对的SVM二分类器泛化误差来衡量每个类对的易被分离程度,并由其建立类对泛化误差上三角矩阵.最后由根节点开始,依次根据各节点的泛化误差矩阵,通过选择其中最易被分离类对的SVM分类器构成该节点的方式,来构建SODDAG-SVM多分类器结构.当待预测的实例较少时,直接构建实例经过的SODDAG-SVM部分结构并对实例进行预测;当待预测的实例较多时,先构建完整的SODDAG-SVM结构,再代入所有实例进行预测.通过人体传感技术获得Brunnstrom 4~5阶段上肢康复训练的常用动作样本集,进行SODDAG-SVM动作识别实验,准确率达到了95.49%,结果均优于常规的决策有向无环图(Decision directed acyceic graph,DDAG)和MaxWins方法,实验表明本文方法能有效地提高上肢康复训练动作识别的准确率. 展开更多
关键词 上肢康复训练 动作识别 SODDAG-SVM 多分类器 二分类器
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体感交互式上肢镜像康复训练机器人系统 被引量:5
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作者 刘庆祥 郭冰菁 +2 位作者 韩建海 李向攀 黄明祥 《工程设计学报》 CSCD 北大核心 2022年第2期143-152,共10页
针对脑卒中患者因大脑神经损伤而造成的上肢运动功能缺失,结合镜像疗法的机器人辅助训练可通过促使双侧肢协同运动来有效地促进大脑神经元重塑,从而实现运动功能恢复。为此,将镜像康复理论、虚拟现实技术和机器人技术有效结合,提出一种... 针对脑卒中患者因大脑神经损伤而造成的上肢运动功能缺失,结合镜像疗法的机器人辅助训练可通过促使双侧肢协同运动来有效地促进大脑神经元重塑,从而实现运动功能恢复。为此,将镜像康复理论、虚拟现实技术和机器人技术有效结合,提出一种体感交互式上肢镜像康复训练机器人系统。使用动作捕捉设备采集患者健肢的位姿信息,通过设计人机镜像运动映射算法来映射上肢康复训练机器人的运动轨迹。考虑到康复治疗的柔性需要,该机器人的关节采用基于比例压力控制的摆动气缸来驱动;同时,针对气动系统的特性,设计了PD(proportional differential,比例微分)+速度前馈补偿的轨迹跟踪控制策略,实现了双侧肢协同运动的镜像康复训练。通过对机器人系统样机进行复合运动轨迹规划试验和镜像康复训练试验,验证了该系统在镜像康复治疗中的可行性和有效性。所设计的机器人系统为人体双侧肢协同运动的康复训练临床需求提供了设计思路和实现方法。 展开更多
关键词 上肢康复训练机器人 镜像治疗 体感交互 比例压力控制 运动映射
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人体上肢表面肌电反馈康复训练系统的研制 被引量:7
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作者 牟洪雨 季林红 +3 位作者 王人成 杨义勇 金德闻 张济川 《中国康复医学杂志》 CAS CSCD 2003年第5期291-292,共2页
目的:研究临床康复训练中急需解决的肌肉疲劳的保护问题。方法:开发了一种采用功能电刺激方式和表面肌电反馈控制的康复训练系统。该系统由功能电刺激器、被动训练发生器、表面肌电信号放大器及管理控制软件4部分组成。管理控制软件控... 目的:研究临床康复训练中急需解决的肌肉疲劳的保护问题。方法:开发了一种采用功能电刺激方式和表面肌电反馈控制的康复训练系统。该系统由功能电刺激器、被动训练发生器、表面肌电信号放大器及管理控制软件4部分组成。管理控制软件控制表面肌电信号放大器、功能电刺激器和被动训练发生器3部分的协调运作。结果:该系统可以实时分析康复训练过程中采集到的表面肌电信号,并以此判定肌肉是否疲劳,亦可设定功能电刺激系统的刺激参数,通过控制电路控制训练发生器运动参数等功能。结论:该系统可以有效地防止主动训练过程中因肌肉过度疲劳而造成的损伤。 展开更多
关键词 人体上肢表面肌电反馈康复训练系统 研制 肌肉疲劳 功能电刺激方式
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基于Kinect的上肢主动康复训练运动意图识别 被引量:4
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作者 胡玉舸 陶庆 +1 位作者 孟庆丰 来全宝 《机械设计与制造》 北大核心 2023年第3期35-37,42,共4页
针对上肢主动康复训练中的运动意图识别条件复杂、肢体康复自由度受限等问题,开展基于Kinect的上肢主动康复训练运动意图识别技术研究。经过采用微软体感设备Kinect,获取人体上肢运动信号。建立人体上肢简化模型,模拟计算和预测上肢关... 针对上肢主动康复训练中的运动意图识别条件复杂、肢体康复自由度受限等问题,开展基于Kinect的上肢主动康复训练运动意图识别技术研究。经过采用微软体感设备Kinect,获取人体上肢运动信号。建立人体上肢简化模型,模拟计算和预测上肢关节角度变换规律,设计并完成康复训练动作试验。采用卡尔曼滤波结合运动方程,进行数据分析。利用MATLAB得到上肢主动康复训练运动过程的数学模型。数据证明:由Kinect获取的人机交互信息,可以实时有效的预测人体上肢运动意图,具有可行性。该技术可以快速有针对性地制定运动康复训练方案,也可为机电系统辅助的神经功能康复技术和神经科学研究提供资源。 展开更多
关键词 上肢主动康复训练 KINECT 人机交互 运动方程 卡尔曼滤波 运动意图识别
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气动上肢康复机器人伺服控制和运动规划研究 被引量:11
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作者 丁宝杰 韩建海 +2 位作者 李向攀 郭冰菁 盛倩 《液压与气动》 北大核心 2020年第4期67-72,共6页
针对中风导致的人体上肢运动功能障碍,提出了一种气动上肢康复训练机器人系统,并研制了二自由度的机器人样机。以带位置检测传感器的摆动气缸作为机器人的关节驱动模块,用比例调压阀作为控制元件,采用PD+速度前馈的柔顺控制策略,对机器... 针对中风导致的人体上肢运动功能障碍,提出了一种气动上肢康复训练机器人系统,并研制了二自由度的机器人样机。以带位置检测传感器的摆动气缸作为机器人的关节驱动模块,用比例调压阀作为控制元件,采用PD+速度前馈的柔顺控制策略,对机器人的关节旋转角度实施精准控制。同时,设计了机器人的复合运动轨迹规划,以取水和擦玻璃动作为任务,带动手臂进行康复训练实验。通过样机的测试,验证了控制策略的有效性和康复轨迹规划的可行性。 展开更多
关键词 上肢康复训练机器人 半实物仿真 比例调压阀 运动规划
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面向社区的脑卒中患者上肢康复产品设计研究 被引量:7
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作者 赵峰 赵锋 +3 位作者 董媛媛 刘瀚之 曾云帆 郭英琪 《包装工程》 CAS 北大核心 2022年第18期152-159,183,共9页
目的为提高脑卒中患者上肢康复训练的主动性和积极性,改善当前因训练枯燥乏味导致的训练中断情况。方法首先,通过对医院和康复机构的实地调研,以脑卒中上肢康复训练理念及技术为核心,分析现有上肢康复训练产品的优势及不足,研究脑卒中... 目的为提高脑卒中患者上肢康复训练的主动性和积极性,改善当前因训练枯燥乏味导致的训练中断情况。方法首先,通过对医院和康复机构的实地调研,以脑卒中上肢康复训练理念及技术为核心,分析现有上肢康复训练产品的优势及不足,研究脑卒中上肢康复治疗模式提取相应上肢运动特征;其次,选择国内外流行的几款情景游戏,分析其情景特点和操作方式;最后,将脑卒中患者上肢康复训练动作与经典游戏情境相匹配,探究两者结合的可行性。结果从设计学的角度出发,通过多学科、交叉性设计研究,为脑卒中患者设计了一系列趣味性上肢康复训练产品。结论经康复训练实验验证,该系列产品在提高患者主动训练意识、训练效率及效果等方面具有显著优势。 展开更多
关键词 脑卒中 社区康复 上肢康复训练 游戏化
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可穿戴上肢康复机器人设计与研究 被引量:4
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作者 朱西昆 张明慧 +2 位作者 逯鹏 陈海洋 王汉章 《现代电子技术》 2021年第4期168-172,共5页
常规的上肢康复治疗多采用人工的物理疗法,为辅助患肢进行便捷康复训练。该文设计一种可穿戴上肢康复机器人的技术原型装置,包括机械结构、健侧模块、患侧模块和主控模块。其中,健侧模块利用六轴陀螺仪采集实时肘关节运动角度数据,经过... 常规的上肢康复治疗多采用人工的物理疗法,为辅助患肢进行便捷康复训练。该文设计一种可穿戴上肢康复机器人的技术原型装置,包括机械结构、健侧模块、患侧模块和主控模块。其中,健侧模块利用六轴陀螺仪采集实时肘关节运动角度数据,经过卡尔曼滤波方法滤除干扰,改善信号的稳定性;主控模块包括医师引导和患者健侧肢体自主控制两种康复训练模式,对患者上肢受损程度进行康复训练。实验中机器人能成功采集并分析数据,其运动角度范围与正常的肘关节屈伸活动范围相同,能够辅助肘关节完成屈曲/伸展康复训练任务。此上肢康复机器人结构方便穿戴于人体,为上肢肢体功能障碍的患者康复训练提供了一种新的途径。 展开更多
关键词 可穿戴机器人 上肢康复训练 信息采集 肘关节屈伸 结构设计 实验测试
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基于健肢刚度估计的康复机器人交互控制研究 被引量:2
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作者 黄明祥 郭冰菁 +2 位作者 韩建海 李向攀 路泽宇 《现代电子技术》 2023年第16期170-176,共7页
针对康复训练过程中机器人与患者之间的人机交互性问题,文中基于患者健肢刚度估计及映射的思想,提出一种具有个性化治疗特征的人机交互控制方法。基于健肢表面肌电信号和人机接触力信息,建立具有患者自身完成日常动作特征的上肢末端刚... 针对康复训练过程中机器人与患者之间的人机交互性问题,文中基于患者健肢刚度估计及映射的思想,提出一种具有个性化治疗特征的人机交互控制方法。基于健肢表面肌电信号和人机接触力信息,建立具有患者自身完成日常动作特征的上肢末端刚度估计模型。设计刚度映射算法,根据健肢末端刚度动态调整机器人阻抗控制参数,结合人机接触力反馈,实现康复训练机器人与患肢交互的柔顺控制。研究结果表明:所提出的人机交互控制方法通过模拟患者健肢运动特性的康复训练机器人带动患肢,使得康复训练动作更加符合个人发力习惯,也有利于双侧肢体的运动一致性,可为临床的康复训练提供设计思路和实现方法。 展开更多
关键词 上肢康复训练机器人 人机交互控制 健肢末端刚度估计 刚度映射 康复训练 表面肌电信号 参数辨识 阻抗控制
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实时视觉轨迹反馈对上肢运动学习的影响 被引量:2
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作者 李娜 崔志琴 +1 位作者 施长城 左国坤 《中国康复理论与实践》 CSCD 北大核心 2019年第2期217-223,共7页
目的探究健康志愿者使用康复机器人进行上肢画圆运动中实时视觉轨迹反馈对于志愿者运动学习能力的影响。方法 2018年7至9月,右利手健康志愿者24例按运动能力基准水平测试分为两组,一组包含视觉、成绩和实时轨迹三种反馈(V+KP+KR组),另... 目的探究健康志愿者使用康复机器人进行上肢画圆运动中实时视觉轨迹反馈对于志愿者运动学习能力的影响。方法 2018年7至9月,右利手健康志愿者24例按运动能力基准水平测试分为两组,一组包含视觉、成绩和实时轨迹三种反馈(V+KP+KR组),另一组仅包含视觉和成绩两种反馈(V+KR组),两组均进行各自不同条件下的顺时针画圆任务训练,每节20次,共5节,3 d后进行1节保持测试。通过设计的圆度偏移量(RS)和完成时间两个参数对两组运动过程进行评估。结果两因素重复测量方差分析显示,RS值组间和组内均存在交互作用(F=6.029, P <0.001);分析组间单独效应,除第5节训练外(F=8.775, P=0.658),V+KP+KR组RS值均显著高于V+KR组(F> 13.126, P <0.001);分析组内单独效应,两组组内都有非常高度显著性差异(F> 12.465, P <0.001)。对于完成时间,组间和组内不存在交互作用(F=1.606, P=0.228),组间主效应不显著(F=0.55, P=0.477),组内主效应显著(F=3.95, P=0.031)。结论实时轨迹反馈可以帮助志愿者在运动学习早期阶段快速掌握运动任务要领,从而帮助其提升新任务的快速学习能力,但在运动学习中后期对于运动学习能力的提升效果不显著。志愿者在运动学习中后期对于实时轨迹反馈的依赖性逐渐减少,进而更加依靠运动本体感觉来完成任务。 展开更多
关键词 上肢运动学习 上肢运动康复训练 视觉反馈 结果反馈 实时轨迹反馈
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机器人辅助作业轨迹跟踪控制方法研究 被引量:1
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作者 周奕甫 袁杰 《现代电子技术》 2022年第24期118-122,共5页
机器人辅助作业过程中具有不确定外部力干扰情况下的交互控制问题,为此,文中提出一种基于误差的PD协同滑模阻抗控制模型的上肢康复机器人交互控制策略,以实现人机系统较好的轨迹跟踪精度与柔顺性。首先,对欠自由度上肢康复训练机器人完... 机器人辅助作业过程中具有不确定外部力干扰情况下的交互控制问题,为此,文中提出一种基于误差的PD协同滑模阻抗控制模型的上肢康复机器人交互控制策略,以实现人机系统较好的轨迹跟踪精度与柔顺性。首先,对欠自由度上肢康复训练机器人完成运动学与动力学建模,以保证机器人可以跟踪预设轨迹;其次,针对滑模阻抗控制模型人机系统阻尼特性较好,但轨迹跟踪精度较差的问题,设计基于误差的PD协同阻抗控制模型。将交互过程中人施加的外部力视为干扰,在外力迫使机器人运动误差较小的情况下,采用PD控制模型减小康复训练过程中误差;而在外力迫使机器人产生较大误差时,采用滑模阻抗控制模型,保持系统良好的柔顺性。最后,通过仿真分析较大的外部干扰对系统的影响,并验证所提策略的有效性。结果表明,所提策略可以实现人机系统较高的轨迹跟踪精度与良好的柔顺性,与滑模阻抗控制策略相比,在外界力突变情况下,轨迹跟踪精度提升15.5%,关节力误差降低4.1%。 展开更多
关键词 上肢康复训练机器人 交互控制 外部干扰 轨迹跟踪 阻抗控制 滑模控制 柔顺性
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