基于力反馈的卧式踝关节康复机器人研究

1

作者 孟青云 刘观鑫 +2 位作者 许鑫 孟巧玲 喻洪流 《医用生物力学》 CAS CSCD 北大核心 2024年第S01期157-157,共1页

目的现有的踝关节康复机器人体积大,难以移动,大多是为坐着使用而设计的,无法满足中风患者早期卧床不起的康复需求。方法研发了一款为中风患者早期卧床康复设计的卧式踝足康复机器人(supine ankle rehabilitation robot,S-ARR)。该S-AR... 目的现有的踝关节康复机器人体积大,难以移动,大多是为坐着使用而设计的,无法满足中风患者早期卧床不起的康复需求。方法研发了一款为中风患者早期卧床康复设计的卧式踝足康复机器人(supine ankle rehabilitation robot,S-ARR)。该S-ARR易于移动,可适应不同高度,具有可变工作空间,在旋转关节处有机械限制器。配置了足底力反馈系统,通过力感知获取患者的运动意图。建立了机器人的运动学模型,并对踝关节旋转角度、角速度和角加速度曲线进行了仿真分析。提出了一种S-ARR的控制系统方案。此外,还对原型机进行了关节活动度测量实验和康复训练实验,以测量患者使用康复机器人进行康复训练时,穿戴者的踝关节运动活动度和卧式踝足康复机器人的运动性能。结果仿真和实验结果表明,S-ARR具有可行的工作空间和相对平稳的运动过程,测得的关节角度略小于预设值(约2°),测量的关节运动范围的波动在可接受的范围内,表明原型可以满足康复要求。而康复训练综合实验表明,该机器人操作平稳,最大角度略小于规定角度,同时可以实时反馈受试者足底压力。结论该卧式踝关节康复机器人的设计合理,移动方便,可适应患者不同的小腿长度,可实时反馈受试者足底压力,能满足中风早期的踝关节康复训练需求,具有实用性。 展开更多

关键词 康复机器人 中风患者 关节活动度 康复需求 关节运动 力反馈 关节角度 足底压力

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我国康复机器人技术研究与应用概况 被引量：10

2

作者 罗胜利 孟巧玲 喻洪流 《中国康复医学杂志》 CAS CSCD 北大核心 2023年第12期1762-1768,共7页

中国乃至全球范围内,人口老龄化已成为大势所趋。2019年我国60岁及以上人口约为2.54亿人,占总人口的18.1%,并以每年800多万的速度增加,沉重的老龄化与少子化并存压力正给社会、经济及家庭带来愈来愈无法承受的负担^([1])。脑卒中高发于... 中国乃至全球范围内,人口老龄化已成为大势所趋。2019年我国60岁及以上人口约为2.54亿人,占总人口的18.1%,并以每年800多万的速度增加,沉重的老龄化与少子化并存压力正给社会、经济及家庭带来愈来愈无法承受的负担^([1])。脑卒中高发于老年人群已成为我国首要死亡原因,也是导致残疾的首要原因。以康复机器人为代表的治疗技术可以辅助患者进行运动再学习,帮助患者恢复运动本能。 展开更多

关键词 运动再学习 老年人群 康复机器人 死亡原因 脑卒中 全球范围 少子化 人口老龄化

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一种新型智能交互式上肢康复机器人研究 被引量：7

3

作者 王金超 雷毅 +3 位作者 喻洪流 易金花 方又方 孟巧玲 《中国康复医学杂志》 CAS CSCD 北大核心 2016年第12期1371-1374,共4页

目的:针对现有的上肢康复机器人的不足,设计一款新型的智能交互式上肢康复机器人帮助脑卒中偏瘫患者完成上肢康复训练。方法:设计一种新型3个自由度的上肢康复机器人机械结构,利用套筒和弧齿锥齿轮组成的传动系统进行动力传输,所有电气... 目的:针对现有的上肢康复机器人的不足,设计一款新型的智能交互式上肢康复机器人帮助脑卒中偏瘫患者完成上肢康复训练。方法:设计一种新型3个自由度的上肢康复机器人机械结构,利用套筒和弧齿锥齿轮组成的传动系统进行动力传输,所有电气系统元件统一安装于机器人底部机箱内减少噪音。设计电气控制系统,完成系统实验对样机进行验证,并用Unity3D引擎设计一款专用于本机器人的虚拟现实游戏使患者的训练更具有趣味性。结果:该机器人能按设计要求完成3自由度的运动,能很好地完成规划的预定动作并实现噪音小的设计目标。虚拟现实训练能够有效地提高康复训练的质量和效率。结论:该上肢康复机器人能基本实现预期功能和效果,帮助偏瘫患者进行训练达到康复的目的。 展开更多

关键词 上肢 康复机器人 控制系统 虚拟现实

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一种轮椅平台的上肢外骨骼康复机器人的研究 被引量：5

4

作者 王峰 喻洪流 +1 位作者 李新伟 王露露 《中国康复医学杂志》 CAS CSCD 北大核心 2019年第7期819-823,共5页

目的:针对现有上肢康复机器人由于体积庞大、移动不便导致上肢功能障碍患者难以在最佳时期介入康复治疗的问题,本研究设计一种以轮椅为平台的轻便式上肢外骨骼康复机器人。方法:根据人体运动学和动力学特性确定合适的机械结构参数并完... 目的:针对现有上肢康复机器人由于体积庞大、移动不便导致上肢功能障碍患者难以在最佳时期介入康复治疗的问题,本研究设计一种以轮椅为平台的轻便式上肢外骨骼康复机器人。方法:根据人体运动学和动力学特性确定合适的机械结构参数并完成整体机械设计;以嵌入式为平台开发上肢康复机器人控制系统,利用自适应PID控制算法解决上肢康复机器人机交互问题;通过上位机软件绘制运动轨迹和关节角度、速度和力矩的变化曲线,验证设计指标达标情况。结果:该上肢外骨骼康复机器人肩关节屈伸、收展以及肘关节伸屈运动范围在人体对应关节运动范围的60.67%—81.10%,肩关节屈伸电机输出力矩0—18Nm,肘关节屈伸电机输出扭矩在0—14Nm。结论:该上肢外骨骼康复机器人设计合理,人体穿戴方便舒适、各关节运动范围、输出力矩符合人体运动特性,且操作简单,移动方便,可帮助上肢功能障碍患者进行被动、主动和助力康复训练。 展开更多

关键词 上肢外骨骼康复机器人 上肢功能障碍 自适应PID控制

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脑性瘫痪儿童下肢康复机器人研究现状与展望 被引量：5

5

作者 唐心意 喻洪流 +1 位作者 李慧 杜青 《中国康复医学杂志》 CAS CSCD 北大核心 2022年第7期971-976,共6页

脑性瘫痪(cerebral palsy,CP),简称脑瘫,是发育中的胎儿或婴幼儿脑部非进行性损伤导致的一组持续存在的中枢性运动和姿势发育障碍、活动受限症候群,是儿童致残的主要原因之一[1]。截止到2020年1月1日,中国0—6岁儿童脑瘫总患病率为0.23%... 脑性瘫痪(cerebral palsy,CP),简称脑瘫,是发育中的胎儿或婴幼儿脑部非进行性损伤导致的一组持续存在的中枢性运动和姿势发育障碍、活动受限症候群,是儿童致残的主要原因之一[1]。截止到2020年1月1日,中国0—6岁儿童脑瘫总患病率为0.23%[2]。脑瘫会导致运动和姿势发育障碍多种功能障碍[3],主要为步行障碍,表现出异常步态,如蹲伏步态、剪刀步态等。目前还没有治疗脑瘫的特效药物。一旦确诊,临床多采用物理治疗为主的综合治疗,以解决脑瘫患儿的运动功能障碍为主,同时充分考虑患儿的生长发育[1]。随着科学技术的迅猛发展,用于下肢康复的机器人应运而生。 展开更多

关键词 运动功能障碍 脑性瘫痪 发育障碍 剪刀步态 下肢康复机器人 CEREBRAL 脑瘫 物理治疗

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上肢康复训练与生活辅助机器人的设计与研究 被引量：7

6

作者 焦宗琪 孟巧玲 +1 位作者 邵海存 喻洪流 《中国康复医学杂志》 CAS CSCD 北大核心 2022年第9期1219-1222,共4页

目的:结合康复训练与生活辅助机械臂设计需求与特征,提高机械臂工作空间及其运动性能,本文提出1种9-DOF上肢康复训练与生活辅助机器人。方法:提出1种由7-DOF工作臂和2-DOF悬臂组成的9-DOF机械臂构型;建立机械臂的运动学模型,分别构建机... 目的:结合康复训练与生活辅助机械臂设计需求与特征,提高机械臂工作空间及其运动性能,本文提出1种9-DOF上肢康复训练与生活辅助机器人。方法:提出1种由7-DOF工作臂和2-DOF悬臂组成的9-DOF机械臂构型;建立机械臂的运动学模型,分别构建机械臂在康复模式和生活辅助模式下的工作空间;通过在Adams中对机械臂的康复训练模式以及生活辅助模式的运动进行仿真试验,验证机械臂关节的工作性能。结果:该机械臂在康复模式下工作空间与人体上肢运动空间相重合,符合康复训练需求;在生活辅助模式下,2-DOF悬臂可扩大工作臂的活动范围并且实现工作臂的左右手互换。仿真结果表明,机械臂在运动过程中关节运动平稳,无突变情况发生。结论:该上肢康复机器人设计合理,能够分别满足康复训练生活辅助模式下的工作空间需求,具有良好的运动稳定性,可用于上肢功能障碍患者的康复训练和日常生活辅助。 展开更多

关键词 上肢康复机器人 D-H参数法 正运动学 工作空间 ADAMS仿真

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康复机器人柔顺变刚度驱动机构研究进展 被引量：2

7

作者 陆盛 胡冰山 +2 位作者 程科 喻洪流 倪伟 《中国康复理论与实践》 CSCD 北大核心 2021年第6期627-636,共10页

柔顺变刚度驱动机构分为弹性元件、气动元件、电-磁元件和智能材料四大类。变刚度驱动机构正在逐步应用于康复机器人,在上下肢康复机器人中可适应患者的阻抗变化,在外骨骼中可保证穿戴者的安全,在假肢中可提高仿生性。现有康复机器人变... 柔顺变刚度驱动机构分为弹性元件、气动元件、电-磁元件和智能材料四大类。变刚度驱动机构正在逐步应用于康复机器人,在上下肢康复机器人中可适应患者的阻抗变化,在外骨骼中可保证穿戴者的安全,在假肢中可提高仿生性。现有康复机器人变刚度驱动机构还存在一些问题,还应具备紧凑的结构、低能耗、良好的刚度特性、高响应速率和渐进式输出扭矩曲线等特点。 展开更多

关键词 变刚度 柔顺 康复机器人 综述

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国内外饮食护理机器人的发展状况研究 被引量：22

8

作者 张祥 喻洪流 +1 位作者 雷毅 石萍 《中国康复医学杂志》 CAS CSCD 北大核心 2015年第6期627-630,共4页

护理机器人,一般是指为需要护理的人的身体功能和生活提供支援,或者为护理人员提供支援的机器[1]。因此,饮食护理机器人就是指为需要护理的人提供饮食支援的机器。它服务的对象主要为失能老年人、残疾人,特别是手部残疾或那些因患有脑... 护理机器人,一般是指为需要护理的人的身体功能和生活提供支援,或者为护理人员提供支援的机器[1]。因此,饮食护理机器人就是指为需要护理的人提供饮食支援的机器。它服务的对象主要为失能老年人、残疾人,特别是手部残疾或那些因患有脑血栓、肌肉萎缩而造成的手部不灵活的患者,甚至手缺失的患者[1]。 展开更多

关键词 机器人系统 人口普查数据 失能 护理人员 肌肉萎缩 机械臂 年型 身体功能 餐盒 康复机器人

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基于误差分量模型的两阶段深度校正算法

9

作者 李平 喻洪流 《计算机应用研究》 北大核心 2025年第2期523-529,共7页

为了提高消费级RGB-D相机的深度精度,提出了一种基于误差分量模型的两阶段深度校正算法。该算法根据误差特性建立误差分量模型,引入从短距离到长距离迭代计算思想,设计了两阶段深度校正算法。探究了像素离散化对校正效果的影响,将算法... 为了提高消费级RGB-D相机的深度精度,提出了一种基于误差分量模型的两阶段深度校正算法。该算法根据误差特性建立误差分量模型,引入从短距离到长距离迭代计算思想,设计了两阶段深度校正算法。探究了像素离散化对校正效果的影响,将算法应用于洗浴机器人中,并与其他深度校正算法进行对比。结果表明,该算法可减小深度误差,且像素离散化采样越密集,效果越好。在实际应用中,该算法仍能有效减小深度误差,与其他校正算法相比,在远距离处具有优势。该算法能有效提升消费级RGB-D相机的深度精度,且数据收集场景简单,适用于可以产生RGB图像、深度图像和点云的传感器。 展开更多

关键词 消费级RGB-D相机 深度校正 局部误差 全局误差 像素离散化 深度质量评价

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面向两自由度下肢康复训练机器人平滑运动轨迹优化方法 被引量：3

10

作者 杜妍辰 张鑫 +2 位作者 胡杰 孟巧玲 喻洪流 《中国康复医学杂志》 CAS CSCD 北大核心 2023年第9期1252-1258,共7页

目的:针对下肢康复机器人周期衔接不够平滑的问题,本文提出面向两自由度(2-DOF)下肢康复训练机器人在不同康复训练任务目标下的平滑运动轨迹优化方法。方法:首先针对自研的下肢康复机器人建立了2-DOF运动学模型,然后根据不同康复训练任... 目的:针对下肢康复机器人周期衔接不够平滑的问题,本文提出面向两自由度(2-DOF)下肢康复训练机器人在不同康复训练任务目标下的平滑运动轨迹优化方法。方法:首先针对自研的下肢康复机器人建立了2-DOF运动学模型,然后根据不同康复训练任务目标选用傅里叶法与特征点正弦法对求解的关节运动轨迹进行优化。结果:基于傅里叶拟合法的轨迹优化方法获得的关节训练活动度与速度相对较小,而基于特征点正弦拟合法的轨迹优化方法获得的关节训练活动度与速度相对较大。结论:提出的两种基于傅里叶拟合与基于特征点正弦拟合对角度—时间曲线的优化方法均能够使机器人轨迹与运动特征发生改变,并有效地应对康复机器人在周期衔接时的加速度突变问题,使下肢康复机器人的运行更加平稳,在临床康复训练过程对于不同训练任务的患者可采用不同的轨迹优化方法。 展开更多

关键词 康复机器人 平滑运动 轨迹优化 目标任务

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康复机器人:未来十大远景展望 被引量：30

11

作者 喻洪流 《中国康复医学杂志》 CAS CSCD 北大核心 2020年第8期900-902,共3页

中国乃至全球范围内,人口老龄化已成为大势所趋。2019年我国60岁及以上人数约为2.54亿人,占总人口的18.1%,并每年以800多万的速度增加[1];至2017年,我国有脊髓损伤及脊柱裂患者约530万,这些患者长期瘫痪卧床需要照顾[2]。另外其他神经... 中国乃至全球范围内,人口老龄化已成为大势所趋。2019年我国60岁及以上人数约为2.54亿人,占总人口的18.1%,并每年以800多万的速度增加[1];至2017年,我国有脊髓损伤及脊柱裂患者约530万,这些患者长期瘫痪卧床需要照顾[2]。另外其他神经损伤所引起的功能障碍患者更是数量巨大,如现在我国脑卒中引起的偏瘫患者数量高达1100多万[3—4]。世界许多国家,尤其是发达国家纷纷进入老龄化及深度老龄社会,沉重的老龄化与少子化并存压力正给社会、经济及家庭带来愈来愈无法承受的负担。无论是康复医疗还是助老助残,机器人的功能康复与辅助都将在未来直面巨大的社会群体需求。 展开更多

关键词 脊柱裂 偏瘫患者 康复医疗 功能康复 康复机器人 脊髓损伤 神经损伤 远景展望

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基于柔性铰链的仿生外骨骼机械手设计研究 被引量：4

12

作者 孟巧玲 沈志家 +1 位作者 陈忠哲 聂志洋 《中国生物医学工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2020年第5期557-565,共9页

为辅助手功能障碍患者在日常生活中更好地进行手部的康复训练与活动,提出一种基于柔性铰链的仿生外骨骼机械手。首先,基于弹性力学建立直梁型与半圆弧梁型柔性铰链刚度之间的映射关系模型,通过有限元模型改进半圆弧梁型柔性铰链的刚度... 为辅助手功能障碍患者在日常生活中更好地进行手部的康复训练与活动,提出一种基于柔性铰链的仿生外骨骼机械手。首先,基于弹性力学建立直梁型与半圆弧梁型柔性铰链刚度之间的映射关系模型,通过有限元模型改进半圆弧梁型柔性铰链的刚度设计式,并利用三铰链串联式外骨骼手指有限元模型验证单铰链刚度设计式的通用性和有效性;其次,基于修正后的刚度设计式,设计基于柔性铰链的仿生外骨骼机械手,通过绳索实现屈曲运动,通过柔性铰链的储能实现伸展运动,并根据齐次坐标变换建立相关的运动学模型,研究绳驱下的运动特性;最后,对试制的原型机进行屈曲性能与抓握能力的实验验证。外骨骼手指的仿真结果表明:单铰链的刚度设计式可用于复杂机构中各铰链的刚度计算,其误差值不大于3.5%;所试制的原型机手部执行构件仅重125 g,方便使用者日常携带。屈曲性能的实验结果表明:改进的刚度设计式减小了半圆弧梁型柔性铰链40%的刚度计算误差,使误差控制在5%以内,能快速获取满足弯曲条件的铰链几何尺寸。抓握能力的实验结果表明:两名健康受试者测量出外骨骼手单指能稳定输出8 N的指尖力,满足日常生活所需。因此,该外骨骼机械手可提供正常的关节活动度,其轻质便携及抓握能力高的特性还能辅助手功能障碍患者进行手部康复训练与日常活动。 展开更多

关键词 柔性外骨骼 柔性铰链 结构设计 刚度分析 仿生设计

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穿戴式下肢外骨骼助行机器人系统研究 被引量：20

13

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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智能假腿膝关节的控制方法研究及发展趋势 被引量：3

14

作者 李瑨 喻洪流 +2 位作者 曹武警 王振平 赵伟亮 《中国康复医学杂志》 CAS CSCD 北大核心 2017年第8期963-965,共3页

下肢假肢是下肢截肢患者用于支撑体重、代偿运动功能、恢复日常生活和工作的特殊器具。1986年中川昭夫等提出了基于微处理器的控制气动式摆动相的膝关节,并公开了这个技术。1990年英国布莱切福特公司获得了此项技术的许可,研制出来世界... 下肢假肢是下肢截肢患者用于支撑体重、代偿运动功能、恢复日常生活和工作的特殊器具。1986年中川昭夫等提出了基于微处理器的控制气动式摆动相的膝关节,并公开了这个技术。1990年英国布莱切福特公司获得了此项技术的许可,研制出来世界上第一款智能假肢：IP,这种膝关节使用了微处理器芯片以及传感器对步行进行控制。最初关节内置微处理器能控制步行周期中的支撑相或者摆动相关节阻尼,之后随着研发的进行,膝关节更加的智能, 展开更多

关键词 下肢假肢 智能假肢 下肢截肢 摆动相 代偿运动 截肢者 控制方法研究 模糊控制 智能控制 专家控制

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基于不同信号源的智能膝关节控制方法研究 被引量：3

15

作者 曹武警 喻洪流 +2 位作者 胡杰 王露露 张小满 《中国康复医学杂志》 CAS CSCD 北大核心 2016年第10期1129-1132,共4页

随着车辆交通事故的增多,创伤、肿瘤以及各种血管疾病的诱导,世界上截肢人数日益增多,仅美国就有99%的截肢患者为后天截肢[1]。根据中国第二次全国残疾人抽样调查数据推算,我国残疾人口总数为8296万人,占全国人口总数的6.34%,其中肢体... 随着车辆交通事故的增多,创伤、肿瘤以及各种血管疾病的诱导,世界上截肢人数日益增多,仅美国就有99%的截肢患者为后天截肢[1]。根据中国第二次全国残疾人抽样调查数据推算,我国残疾人口总数为8296万人,占全国人口总数的6.34%,其中肢体残疾人数2412万人,截肢者226万人,最近几年间截肢患者人数更是远不止如此[2]。 展开更多

关键词 膝关节 信号源 肢体残疾人 患者人数 截肢患者 制方 交通事故 血管疾病

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基于无速度传感器的电动轮椅控制器的研究 被引量：1

16

作者 李文秀 喻洪流 +4 位作者 胡杰 董祺 王孟 孟巧玲 李新伟 《中国康复医学杂志》 CAS CSCD 北大核心 2019年第3期314-317,共4页

世界上数以百万计的人患有重度运动功能疾病,如脑卒中、脊椎损伤、肌萎缩侧索硬化症等[1]。另外每年新增因车祸、工伤和其他意外下肢伤残者数字也很庞大[2]。而电动轮椅作为老年人、残疾人的辅助出行工具,其在行驶过程中精确定向控制方... 世界上数以百万计的人患有重度运动功能疾病,如脑卒中、脊椎损伤、肌萎缩侧索硬化症等[1]。另外每年新增因车祸、工伤和其他意外下肢伤残者数字也很庞大[2]。而电动轮椅作为老年人、残疾人的辅助出行工具,其在行驶过程中精确定向控制方法的研究显得尤为重要。 展开更多

关键词 轮椅 电动 控制器 传感器 肌萎缩侧索硬化症 速度 运动功能 脊椎损伤

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人-机-环境共融的智能假肢膝关节研究进展 被引量：1

17

作者 汪晓铭 黎林荣 +4 位作者 陈长龙 孙洁 张哲文 孟巧玲 喻洪流 《中国生物医学工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第4期486-501,共16页

智能假肢膝关节作为下肢假肢中最重要的部件,是一种人-机-环境高度共融的复杂系统,解决此共融系统中的关键科学问题是实现假肢穿戴者步态自然柔顺的必要条件。以仿生设计、智能感知和智能控制这3个主要研究方向为切入点,综述智能假肢膝... 智能假肢膝关节作为下肢假肢中最重要的部件,是一种人-机-环境高度共融的复杂系统,解决此共融系统中的关键科学问题是实现假肢穿戴者步态自然柔顺的必要条件。以仿生设计、智能感知和智能控制这3个主要研究方向为切入点,综述智能假肢膝关节的研究进展。仿生设计的重点在于如何通过仿生结构与驱动设计,使假肢关节拟合人体关节驱动/阻尼代偿机制;智能感知聚焦于如何建立人-机-环境交互通道,实现人体运动意图识别与人机协同任务中的混合决策;智能控制主要关注如何在动态环境中调整假肢运动或驱动策略,使假肢更接近于人体正常的步态特征。最后,探讨智能假肢膝关节在人-机-环境共融研究中的发展方向与挑战,其中研究重点包括主被动混合代偿驱动、人体自主使能控制以及人-机-环境双闭环交互。 展开更多

关键词 智能假肢膝关节 人-机-环境共融 仿生驱动代偿 运动意图识别 自主使能控制

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动态因果模型在脑网络研究中的应用进展 被引量：3

18

作者 梁赛兰 王多琎 《中国生物医学工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2022年第1期86-99,共14页

大脑各功能区之间的有效连接是脑科学研究领域的一个重要内容。研究在不同情形下相关脑区之间有效连接所构成的大脑网络,对于全面理解大脑的功能机制,治疗各种与大脑相关疾病,开发脑功能具有重要意义。动态因果模型是一种分析大脑有效... 大脑各功能区之间的有效连接是脑科学研究领域的一个重要内容。研究在不同情形下相关脑区之间有效连接所构成的大脑网络,对于全面理解大脑的功能机制,治疗各种与大脑相关疾病,开发脑功能具有重要意义。动态因果模型是一种分析大脑有效连接的优势方法。结合功能性磁共振成像、脑电、近红外脑功能成像等3种检测技术,综述动态因果模型的相关研究。动态因果模型在功能性磁共振成像中的应用涉及脑卒中、认知神经科学和精神疾病相关的脑网络研究;脑电相关动态因果模型的应用主要涉及认知神经科学以及与精神分裂症、阿尔兹海默症、癫痫、帕金森等疾病相关的内容;目前动态因果模型在近红外脑功能成像中的应用还较少,主要涉及认知神经科学研究。最后,对这3种技术进行了比较和展望。 展开更多

关键词 动态因果模型 脑网络 功能性磁共振成像 脑电 近红外脑功能成像

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用于疼痛感知与评估的功能性近红外光谱成像研究进展

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作者 杜佳昊 喻洪流 石萍 《中国生物医学工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第1期82-90,共9页

疼痛是一种涉及感觉、运动和认知的复杂体验。传统的疼痛评估方法有主观偏倚性较强的特点,但激发了人们对客观疼痛评估成像技术的兴趣。研究表明,在体时大脑痛觉可被定量评估,其中的功能性近红外光谱(fNIRS)技术,因其具有时间分辨率高... 疼痛是一种涉及感觉、运动和认知的复杂体验。传统的疼痛评估方法有主观偏倚性较强的特点,但激发了人们对客观疼痛评估成像技术的兴趣。研究表明,在体时大脑痛觉可被定量评估,其中的功能性近红外光谱(fNIRS)技术,因其具有时间分辨率高、成本低、便携等特点,及其可在复杂临床环境中可实时观测疼痛的优势,已被疼痛研究所关注。为了进一步揭示疼痛在临床环境中的潜在皮质作用机制,以构建优化的实验范式设计为基础,综述了与疼痛相关的脑部区域、fNIRS探针定位和数据处理算法的研究进展,特别是现有fNIRS技术在疼痛研究中的主要发现;探讨fNIRS成像与人工智能算法相结合用于疼痛研究和客观评估的相关进展,并对未来发展方向和尚待优化的问题提出建议。 展开更多

关键词 功能性近红外光谱 疼痛成像 疼痛评估

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基于多模态信息融合的肘关节连续运动估计 被引量：3

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作者 李素姣 朱越 +2 位作者 吴坤 朱纯煜 喻洪流 《医用生物力学》 CAS CSCD 北大核心 2023年第2期324-330,345,共8页

目的针对目前上肢康复训练设备多为被动式、训练方式单一、患者主动参与度较低等问题,提出一种基于多模态信息融合的上肢连续运动估计算法,实现对肘关节力矩的准确估计。方法首先,在4种角速度下,采集受试者的表面肌电信号和姿态信号,提... 目的针对目前上肢康复训练设备多为被动式、训练方式单一、患者主动参与度较低等问题,提出一种基于多模态信息融合的上肢连续运动估计算法,实现对肘关节力矩的准确估计。方法首先,在4种角速度下,采集受试者的表面肌电信号和姿态信号,提取信号的时域特征并利用主成分分析方法进行特征融合;其次,通过附加动量法和自适应学习率对反向传播神经网络(back propagation neural network,BPNN)进行改进,使用粒子群算法(particle swarm optimization,PSO)对神经网络进行优化,构建基于PSO-BPNN的连续运动估计模型;最后,以第2类拉格朗日方程计算的关节力矩作为准确值,对模型进行训练,并与传统BPNN模型进行性能对比。结果传统BP神经网络模型均方根误差为558.9 mN·m,R2系数为77.19%,优化模型后的均方根误差和R2系数分别为113.6 N·m、99.12%,力矩估计准确度进一步提高。结论本文提出的肘关节连续运动估计方法能够准确地识别运动意图,为上肢外骨骼康复机器人的主动控制提供切实可行的方案。 展开更多

关键词 特征融合 神经网络 粒子群算法 连续运动估计 表面肌电信号

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