基于上肢运动机制的兼容外骨康复机器人系统的设计和分析
Yuansheng Ning1, Hongbo Wang1,2,3,4, Ying Liu5
1Hebei Province Key Laboratory of Parallel Robot and Mechatronic System, Yanshan University, Qinhuangdao, China.
Medical & biological engineering & computing
|December 11, 2023
概括
这项研究介绍了一个上肢外骨康复机器人,用于肩膀-肘部-手腕训练. 开发的机器人表现出了卓越的性能,覆盖了全方位的运动范围,并确保了安全的人机交互,以实现有效的神经恢复.
科学领域:
- 生物医学工程 生物医学工程
- 机器人技术 机器人技术 机器人技术
- 神经康复疗法 神经康复疗法
背景情况:
- 康复机器人通过重复性,以任务为导向的训练来促进神经系统的恢复.
- 康复机器人的临床应用正在增加,用于患者治疗.
- 上肢康复对于神经损伤后的功能恢复至关重要.
研究的目的:
- 提出和评估一个上肢外骨康复机器人系统.
- 为了实现全面的肩膀-肘部-手腕关节康复训练.
- 在培训期间确保人机兼容性和安全.
主要方法:
- 开发了一种基于上肢生物力学的运动等效模型.
- 使用优化算法和空间机制理论设计和优化机器人机制.
- 解决了机器人的动力学,模拟了运动范围,灵巧度和轨迹.
- 使用激光追踪器和灵活的传感器测试了一种原型,用于相互作用压力分析.
主要成果:
- 康复机器人几乎涵盖了上肢关节运动的全部范围.
- 该系统满足轨迹训练要求,最大线性和角速度灵敏度分别为0.55和0.89.
- 在训练期间,人机交互压力始终低于10kPa.
- 一个模糊的综合评估给出了优秀的成绩 (0.39),表明了良好的整体表现.
结论:
- 拟议的上肢外骨康复机器人对于全面的关节训练是有效的.
- 机器人的设计确保了广泛的运动范围和安全,低压的人机交互.
- 该系统显示了提高神经康复结果的巨大潜力.
