穿戴式下肢外骨骼助行机器人系统研究 被引量：20

1

作者 霍金月 喻洪流 +3 位作者 王峰 倪伟 王多琎 胡冰山 《中国康复理论与实践》 CSCD 北大核心 2019年第4期481-486,共6页

目的提出一种新型轻量化穿戴式下肢外骨骼助行机器人系统,探究其辅助步态紊乱者和T4脊髓节段以下损伤的截瘫患者(排除双下肢肌痉挛和明显疼痛者)实现行走及姿态变换康复训练的可行性。方法设计髋关节双电机主动驱动,膝关节被动四连杆模... 目的提出一种新型轻量化穿戴式下肢外骨骼助行机器人系统,探究其辅助步态紊乱者和T4脊髓节段以下损伤的截瘫患者(排除双下肢肌痉挛和明显疼痛者)实现行走及姿态变换康复训练的可行性。方法设计髋关节双电机主动驱动,膝关节被动四连杆模拟人体运动瞬心变化的主被动混合式可穿戴下肢外骨骼助行机器人结构,基于模块化设计思想,提出以STM32F767IGT6及外围电路为主控制器,包含姿态采集、电源和拐杖模块的控制系统。以正常人穿戴该外骨骼机器人进行平地、斜坡及姿态变换实验,分析运动过程中髋、膝、踝关节角度,并对比正常人穿戴和未穿戴该机器人股外侧肌和股内侧肌的肌电信号。结果穿戴者可实现仅基于该外骨骼机器人系统辅助的坐下-站立姿态变换以及平地/斜坡行走,且髋、膝、踝关节角度与正常人行走变化趋势基本一致,穿戴该机器人相比未穿戴行走时,股外侧肌和股内侧肌肌电信号均降低。结论该主被动混合式可穿戴下肢外骨骼助行机器人在仅髋关节两个电机驱动下,依然可实现行走及姿态变换的康复训练,验证了髋关节双电机主动驱动、膝关节被动四连杆结构的下肢外骨骼助行机器人系统帮助截瘫患者和步态紊乱者行走康复的可行性。 展开更多

关键词 下肢外骨骼助行机器人 行走康复 髋 膝

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下肢外骨骼助行机器人研究现状及发展趋势 被引量：20

2

作者 刘会勇 赵青 《机械设计与制造》 北大核心 2013年第8期146-148,151,共4页

随着科学技术的进步和人们对于增强自身能力的渴望,下肢外骨骼助行机器人已成为国内外"人机一体化"的一个重要研究方向。根据研究工作积累和文献资料调研,总结了国内外主要研究机构对于下肢外骨骼助行机器人的研究现状,分析... 随着科学技术的进步和人们对于增强自身能力的渴望,下肢外骨骼助行机器人已成为国内外"人机一体化"的一个重要研究方向。根据研究工作积累和文献资料调研,总结了国内外主要研究机构对于下肢外骨骼助行机器人的研究现状,分析了下肢外骨骼助行机器人研制需要解决的关键技术,对下肢外骨骼助行机器人的发展趋势进行了预测。研究工作表明:下肢外骨骼助行机器人在穿戴性、智能化以及便携性等方面都有了突破性的发展,但是应当加强对微型能源、轻质便携材料、多功能系统等的研究和开发,才能广泛应用于军事、科考、旅游、交通、救灾等领域。 展开更多

关键词 人机一体化 下肢 外骨骼 助行机器人

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下肢外骨骼助行机器人驱动系统分析 被引量：6

3

作者 刘会勇 赵青 《机床与液压》 北大核心 2013年第13期168-171,共4页

下肢外骨骼助行机器人驱动系统的性能对于保证穿戴者和机器人之间的相互协调并真正实现"人机一体化"至关重要。简要分析了人体下肢运动机制,介绍下肢外骨骼助行机器人驱动系统研究现状,并且对各种不同的下肢外骨骼助行机器人... 下肢外骨骼助行机器人驱动系统的性能对于保证穿戴者和机器人之间的相互协调并真正实现"人机一体化"至关重要。简要分析了人体下肢运动机制,介绍下肢外骨骼助行机器人驱动系统研究现状,并且对各种不同的下肢外骨骼助行机器人驱动系统进行分析,为下肢外骨骼助行机器人驱动系统的设计提供参考。 展开更多

关键词 下肢 外骨骼 助行机器人 驱动系统 人机一体化

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基于模糊PID的助行外骨骼机器人控制研究 被引量：3

4

作者 钟翠华 沈林勇 +1 位作者 任昭霖 邵文韫 《机电工程》 CAS 2011年第7期839-842,共4页

为了研究外骨骼机器人的步态控制,提出了一种基于模糊PID的算法,首先给出机器人的一般增量式PID控制算法,然后根据机器人关节角度误差和误差变化量的参数,选择了隶属函数,最后结合实际操作经验,建立了模糊规则表,完成了对PID参数的在线... 为了研究外骨骼机器人的步态控制,提出了一种基于模糊PID的算法,首先给出机器人的一般增量式PID控制算法,然后根据机器人关节角度误差和误差变化量的参数,选择了隶属函数,最后结合实际操作经验,建立了模糊规则表,完成了对PID参数的在线自整定。试验结果表明,模糊PID控制方法能够使外骨骼机器人平稳运动,初步实现了机器人的步态控制。 展开更多

关键词 模糊比例-积分-微分 助行外骨骼机器人 步态控制

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基于DSP的助行外骨骼机器人步态控制 被引量：2

5

作者 钟翠华 沈林勇 +1 位作者 任昭霖 邵文韫 《上海大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2012年第2期151-155,共5页

助行外骨骼机器人是一种帮助老年人和下肢不便的残疾人扩展行走能力的助力装置.提出一种基于数字信号处理(digital signal processing,DSP)系统的步态控制方法,首先,将连续步态数据离散处理后的结果作为DSP系统的输入,通过执行机构实现... 助行外骨骼机器人是一种帮助老年人和下肢不便的残疾人扩展行走能力的助力装置.提出一种基于数字信号处理(digital signal processing,DSP)系统的步态控制方法,首先,将连续步态数据离散处理后的结果作为DSP系统的输入,通过执行机构实现机器人的步态行走;然后,在每个步态周期结束之后,通过编码器对步态角度实时采样;最后,控制系统对反馈数据处理后实现步态误差的周期补偿.通过样机试验验证上述方法,得到较好的结果. 展开更多

关键词 助行外骨骼机器人 数字信号处理 步态控制

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下肢外骨骼助力机器人动力学建模及实验研究 被引量：5

6

作者 王月朋 汪步云 《工程设计学报》 CSCD 北大核心 2022年第3期358-369,383,共13页

下肢外骨骼助力机器人存在人-机关节是否匹配、主动关节设计是否满足人体关节运动的驱动力要求等问题。为解决上述问题,基于所设计的电液伺服驱动下肢外骨骼助力机器人,将其简化为七连杆结构,并结合步态平衡理论,采用牛顿-欧拉法构建了... 下肢外骨骼助力机器人存在人-机关节是否匹配、主动关节设计是否满足人体关节运动的驱动力要求等问题。为解决上述问题,基于所设计的电液伺服驱动下肢外骨骼助力机器人,将其简化为七连杆结构,并结合步态平衡理论,采用牛顿-欧拉法构建了其摆动相与支撑相瞬时动力学模型。然后,将不同步态相位下人体运动时的角度数据、速度数据及机器人结构参数代入牛顿-欧拉动力学迭代方程,求得机器人各关节的理论驱动力矩。最后,开展ADAMS(automatic dynamic analysis of mechanical systems,机械系统动力学自动分析)仿真实验和人机协同助行实验,通过对机器人各关节的驱动力矩峰值进行比较,验证了所构建动力学迭代方程的正确性和有效性。结果表明,通过采用牛顿-欧拉法来求解下肢外骨骼助力机器人关节的驱动力矩,可为其结构优化与控制策略制定提供重要的理论支撑。 展开更多

关键词 下肢外骨骼助力机器人 动力学分析 牛顿-欧拉法 人机协同助行实验

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足下垂助行仪联合Lokomat下肢康复机器人对脑卒中患者步行功能的疗效 被引量：23

7

作者 刘燕平 罗佳 +2 位作者 杨京辉 马启寿 符卫卫 《中国康复理论与实践》 CSCD 北大核心 2016年第8期921-926,共6页

目的观察足下垂助行仪训练联合Lokomat下肢康复机器人对脑卒中患者步行功能的影响。方法将36例脑卒中患者随机分为对照组(n=18)和观察组(n=18)。两组均接受常规康复训练。对照组在常规康复治疗的基础上进行Lokomat下肢康复机器人步行训... 目的观察足下垂助行仪训练联合Lokomat下肢康复机器人对脑卒中患者步行功能的影响。方法将36例脑卒中患者随机分为对照组(n=18)和观察组(n=18)。两组均接受常规康复训练。对照组在常规康复治疗的基础上进行Lokomat下肢康复机器人步行训练,观察组在对照组基础上佩戴足下垂助行仪。30 min/次,1次/d,5 d/周,共6周。治疗前后分别采用Fugl-Meyer下肢运动功能量表(FMA-LL)、功能性步行量表(FAC)和足印分析法评定下肢运动功能、步行能力和步态。结果治疗前,两组FMA-LL评分、FAC分级、步态参数(步速、步宽、两侧步长差)均无显著性差异(t<0.765,Z=0,P>0.05)。治疗后,两组FMA评分、FAC分级和步速均有提高,两侧步长差与步宽均减小(t>2.190,Z>3.630,P<0.05);观察组FMA评分、FAC分级、步速及两侧步长差均优于对照组(t>2.030,Z=-2.560,P<0.05),但两组间步宽无显著性差异(t=0.570,P>0.05)。结论足下垂助行仪联合Lokomat下肢康复机器人同步治疗可提高脑卒中患者的步行能力,且疗效明显优于单用Lokomat下肢康复机器人治疗。 展开更多

关键词 脑卒中 下肢康复机器人 足下垂助行仪 步行功能

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一种轮椅式下肢助行机器人的设计及运动学仿真分析 被引量：3

8

作者 白大鹏 张立勋 于彦春 《中国康复医学杂志》 CAS CSCD 北大核心 2010年第12期1176-1178,共3页

目的:设计一种轮椅式下肢助行机器人,以协助下肢患者进行日常的助行康复训练。方法:利用升降机构和腿部助力机构来完成对下肢患者的助行康复训练,并通过MATLAB软件对腿部助力机构进行了运动学仿真分析。结果:仿真结果表明,在腿部助力机... 目的:设计一种轮椅式下肢助行机器人,以协助下肢患者进行日常的助行康复训练。方法:利用升降机构和腿部助力机构来完成对下肢患者的助行康复训练,并通过MATLAB软件对腿部助力机构进行了运动学仿真分析。结果:仿真结果表明,在腿部助力机构的带动下,患者腿部的运动规律符合正常人行走时的步态特征曲线。结论:证明了机构设计的合理性,可以用于下肢患者的助行训练。 展开更多

关键词 助行机器人 下肢助行 MATLAB仿真

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面向下肢康复的柔性外骨骼机器人进展研究 被引量：16

9

作者 孟琳 董洪涛 +2 位作者 侯捷 刘源 明东 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第4期206-217,共12页

作为近年来新兴的机器人技术,柔性外骨骼结合了柔性驱动和可穿戴机构,有效解决了传统刚性外骨骼机器人重量大、顺应性差、效率低、穿戴舒适性差的问题,因此尤其适用于运动障碍患者的辅助行走及运动康复,已成为主动康复领域发展的重要方... 作为近年来新兴的机器人技术,柔性外骨骼结合了柔性驱动和可穿戴机构,有效解决了传统刚性外骨骼机器人重量大、顺应性差、效率低、穿戴舒适性差的问题,因此尤其适用于运动障碍患者的辅助行走及运动康复,已成为主动康复领域发展的重要方向之一。本综述聚焦下肢柔性外骨骼助行机器人近十年的创新与应用进展,收集整理了60篇目标文献,其中,线驱动50篇,气动驱动7篇,其他驱动3篇,从柔性驱动结构设计、控制方法、康复应用3个方面对相关研究进行剖析讨论。目前,柔性外骨骼主要以线驱动和位置控制研究为主,发展方向为设备轻量化,驱动柔顺化,并结合电生理信号研究和人机交互理论以期降低人体代谢。相关临床试验表明柔性外骨骼有利于患者步态的对称性增强,步速增加,更接近于正常步态。未来,柔性外骨骼机器人有望为步态障碍患者带来更好的主动康复效果和穿戴体验。 展开更多

关键词 康复 柔性外骨骼 下肢助行 康复机器人

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步行康复训练机器人协调控制的研究 被引量：8

10

作者 方彬 沈林勇 +1 位作者 李荫湘 章亚男 《机电工程》 CAS 2010年第5期106-110,共5页

为了实现步行康复训练机器人的协调控制,对外骨骼助行腿与跑步机的协调控制以及减重支撑系统与外骨骼助行腿的协调控制,提出了协调控制方法。最后用假人代替真实患者通过实验验证了外骨骼助行腿、跑步机和减重支撑系统之间的协调控制效... 为了实现步行康复训练机器人的协调控制,对外骨骼助行腿与跑步机的协调控制以及减重支撑系统与外骨骼助行腿的协调控制,提出了协调控制方法。最后用假人代替真实患者通过实验验证了外骨骼助行腿、跑步机和减重支撑系统之间的协调控制效果。实验结果表明,步行康复训练机器人能够很好的对假人进行减重步行康复训练,外骨骼助行腿、跑步机和减重支撑系统很好地实现了协调控制,同时为进一步对真实患者进行实验研究奠定了很好的基础。 展开更多

关键词 步行康复训练机器人 协调控制 外骨骼助行腿

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步行康复机器人轨迹控制方法研究 被引量：4

11

作者 李荫湘 钱晋武 +1 位作者 沈林勇 王企远 《机电工程》 CAS 2010年第6期47-51,共5页

为了满足神经受损患者步行康复训练需要,设计了以外骨骼助行腿为核心的步行康复机器人,其重要的要求是保证机器人的运动轨迹符合患者康复训练要求。为使机器人能模拟步态为患者提供康复训练,在合理的步态规划后对轨迹的控制方法进行了研... 为了满足神经受损患者步行康复训练需要,设计了以外骨骼助行腿为核心的步行康复机器人,其重要的要求是保证机器人的运动轨迹符合患者康复训练要求。为使机器人能模拟步态为患者提供康复训练,在合理的步态规划后对轨迹的控制方法进行了研究,在控制系统软、硬件平台上完成了步行康复机器人助行腿的两种轨迹控制方式(位置控制和速度控制)。通过实验验证了控制方式的可行性,满足了患者步态训练需要。同时实验结果表明,速度控制方式比位置控制方式更加适合步行康复机器人。 展开更多

关键词 康复机器人 外骨骼助行腿 位置控制 速度控制

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