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题名体感交互式上肢镜像康复训练机器人系统
被引量：6
- 1
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作者
刘庆祥
郭冰菁
韩建海
李向攀
黄明祥
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机构
河南科技大学机电工程学院
河南省机器人与智能系统重点实验室
机械装备先进制造河南省协同创新中心
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出处
《工程设计学报》
CSCD
北大核心
2022年第2期143-152,共10页
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基金
河南省科技攻关计划资助项目(192102210065,212102310890,212102310249)。
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文摘
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。
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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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Keywords
upper-limb rehabilitation training robot
mirror therapy
somatosensory interaction
proportional pressure control
motion mapping
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分类号
TP242.6
[自动化与计算机技术—检测技术与自动化装置]
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题名气动上肢康复机器人伺服控制和运动规划研究
被引量：11
- 2
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作者
丁宝杰
韩建海
李向攀
郭冰菁
盛倩
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机构
河南科技大学机电工程学院
河南省机器人与智能系统重点实验室
固高派动(东莞)智能科技有限公司
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出处
《液压与气动》
北大核心
2020年第4期67-72,共6页
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基金
河南省自然科学基金(162300410082)
河南省教育厅科学技术研究重点项目(14A460025)。
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文摘
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。
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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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Keywords
upper-limb rehabilitation training robot
hardware-in-loop simulation
proportional pressure regulating valve
motion planning
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分类号
TH138
[机械工程—机械制造及自动化]
TP242
[自动化与计算机技术—检测技术与自动化装置]
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题名基于健肢刚度估计的康复机器人交互控制研究
被引量：2
- 3
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作者
黄明祥
郭冰菁
韩建海
李向攀
路泽宇
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机构
河南科技大学机电工程学院
河南省机器人与智能系统重点实验室
机械装备先进制造河南省协同创新中心
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出处
《现代电子技术》
2023年第16期170-176,共7页
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基金
河南省科技攻关项目(192102210065)
河南省科技攻关项目(212102310890)
河南省科技攻关项目(212102310249)
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文摘
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。
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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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Keywords
upper-limb rehabilitation training robot
human-robot interaction control
healthy limb end stiffness estimation
stiffness mapping
rehabilitation training
surface electromyographic signal
parameter identification
impedance control
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分类号
TN911.23-34
[电子电信—通信与信息系统]
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题名机器人辅助作业轨迹跟踪控制方法研究
被引量：1
- 4
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作者
周奕甫
袁杰
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机构
新疆大学
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出处
《现代电子技术》
2022年第24期118-122,共5页
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基金
国家自然科学基金项目(61863033)
国家自然科学基金项目(62073227)
+1 种基金
新疆维吾尔自治区天山青年计划⁃优秀青年人才培养项目(2019Q018)
新疆维吾尔自治区研究生创新项目(XJ2021G061)。
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文摘
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%。
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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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Keywords
upper limb rehabilitation training robot
interaction control
external disturbance
trajectory tracking
impedance control
sliding⁃mode control
flexibility
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分类号
TN820.4-34
[电子电信—信息与通信工程]
TP242
[自动化与计算机技术—检测技术与自动化装置]
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