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面向上肢康復(fù)的柔性外骨骼設(shè)計(jì)與控制

發(fā)布時(shí)間:2024-06-03 03:39
  近年面向醫(yī)療康復(fù)訓(xùn)練的外骨骼需求不斷增加,而針對(duì)上肢康復(fù)訓(xùn)練的外骨骼研究發(fā)展迅速。但傳統(tǒng)的上肢康復(fù)外骨骼仍以剛性外骨骼為主,基于位置控制方法對(duì)患者進(jìn)行持續(xù)被動(dòng)運(yùn)動(dòng)(Continuous Passive Motion,CPM)康復(fù)訓(xùn)練。而采用力矩/位置混合控制的康復(fù)外骨骼研究較少。本文主要設(shè)計(jì)了基于串聯(lián)彈性驅(qū)動(dòng)器(Serial Elastic Actuator,SEA)的柔性關(guān)節(jié),并開發(fā)了面向肘關(guān)節(jié)與肩關(guān)節(jié)的康復(fù)訓(xùn)練外骨骼樣機(jī)。首先,根據(jù)人體自由度及運(yùn)動(dòng)仿真分析,開展外骨骼元件選型和SEA關(guān)鍵彈性體的設(shè)計(jì);其次,開展柔性外骨骼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),與控制算法設(shè)計(jì);最后,進(jìn)行了康復(fù)治療模式運(yùn)動(dòng)規(guī)劃與實(shí)驗(yàn),并驗(yàn)證了外骨骼控制有效性。本文的主要研究?jī)?nèi)容有:1)設(shè)計(jì)了采用SEA的肘關(guān)節(jié)及肩關(guān)節(jié)的上肢康復(fù)外骨骼機(jī)構(gòu)。通過人體上肢生理參數(shù)及運(yùn)動(dòng)仿真確定了元件選型,并根據(jù)運(yùn)動(dòng)仿真數(shù)據(jù)進(jìn)行了SEA關(guān)鍵元件串聯(lián)彈性體的設(shè)計(jì);赟EA原理進(jìn)行了外骨骼機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)并通過有限元方法進(jìn)行了零件校核,開發(fā)了外骨骼實(shí)物樣機(jī)平臺(tái)。2)設(shè)計(jì)了柔性康復(fù)外骨骼機(jī)器人的力矩/位置混合控制算法并對(duì)康復(fù)治療模式進(jìn)行運(yùn)動(dòng)規(guī)劃。針對(duì)力矩/位置混合控...

【文章頁(yè)數(shù)】:75 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】:碩士

【部分圖文】:

圖2.1?MIT-MANUS機(jī)器人??

圖2.1?MIT-MANUS機(jī)器人??

康復(fù)外骨骼,再到最新的結(jié)合人體自由度分骼研究,目前已有數(shù)種實(shí)驗(yàn)室研發(fā)的上肢康骨骼。??復(fù)外骨骼主要為末端執(zhí)行器式上肢康復(fù)機(jī)構(gòu),姐合聯(lián)合開發(fā)的上肢康復(fù)機(jī)器人GENTLE/S端牽引式上肢康復(fù)機(jī)器人系統(tǒng)[91,美國(guó)麻。模埃疲ㄗ杂啥龋┍燮矫婵祻(fù)機(jī)器人系統(tǒng)MIT-M的重力補(bǔ)償作用。?后....


圖2.2CADEN-7機(jī)器人??

圖2.2CADEN-7機(jī)器人??

者上肢的運(yùn)動(dòng),以提供不同的訓(xùn)練模式;可以采集位置、速度、力等信息以供分??析;可以將運(yùn)動(dòng)狀態(tài)信息顯示到電腦屏幕上為患者提供視覺反饋[_1][12]。??圖2.1?MIT-MANUS機(jī)器人??末端執(zhí)行器式康復(fù)機(jī)構(gòu)具有較高的定位精度以及較大的速度及力矩,具有較??好的多關(guān)節(jié)訓(xùn)練效果,....


圖2.3CADEN-7機(jī)器人的多種關(guān)節(jié)布置??

圖2.3CADEN-7機(jī)器人的多種關(guān)節(jié)布置??

一為??圖2.4?—種氣動(dòng)康復(fù)外骨骼機(jī)器人的氣動(dòng)元件排布??4??


圖2.4?—種氣動(dòng)康復(fù)外骨骼機(jī)器人的氣動(dòng)元件排布??

圖2.4?—種氣動(dòng)康復(fù)外骨骼機(jī)器人的氣動(dòng)元件排布??

???>?⑷??圖2.3CADEN-7機(jī)器人的多種關(guān)節(jié)布置??1.2.1.2氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)上肢康復(fù)外骨骼研究現(xiàn)狀??氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)上肢康復(fù)外骨骼中較為知名的有美國(guó)亞利桑那大學(xué)研發(fā)了基于人??工氣動(dòng)肌肉驅(qū)動(dòng)的5—DOF上肢康復(fù)機(jī)器人RUPERT?(robotic?upper?extremity....



本文編號(hào):3988118

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