軟體外骨骼手部康復機器人的研究.pdf

1、中風被醫(yī)學界公認為是威脅人類健康的三大疾病之一，而中風后導致偏癱的概率達百分之五十以上，此類患者的康復需求引起了社會極大關(guān)注。為解決現(xiàn)階段手部康復機器人研究成果中存在的一些問題如結(jié)構(gòu)復雜、不便攜、存在安全隱患等，本課題設(shè)計了一套軟體外骨骼式機器人系統(tǒng)，用于輔助偏癱患者在康復初期進行手指的屈伸運動訓練。該系統(tǒng)操作簡單、質(zhì)輕、便攜，且消除了潛在的安全隱患。系統(tǒng)包括軟體外骨骼手套、計算機、表面肌電信號采集設(shè)備、微型真空泵、電磁閥組及多個控制器

2、。
　　系統(tǒng)中的軟體外骨骼手套主體部分是軟體執(zhí)行器。軟體執(zhí)行器是一種柔軟的、內(nèi)部有中空腔體的半圓柱形硅膠條，內(nèi)部充入空氣后可實現(xiàn)單向彎曲伸展。軟體執(zhí)行器設(shè)計的好壞直接影響系統(tǒng)的性能。因此本文以人手生物學特性為基礎(chǔ)，重點敘述了軟體執(zhí)行器的設(shè)計和制作過程，并通過有限元軟件ABAQUS進行多結(jié)構(gòu)形變仿真，增加設(shè)計可靠性。
　　本系統(tǒng)采用氣動驅(qū)動，在控制系統(tǒng)設(shè)計過程中，首先進行了氣泵和電磁閥的選型，然后通過氣路分流方案實現(xiàn)了單氣泵對

3、多個軟體執(zhí)行器的驅(qū)動，大大降低了系統(tǒng)成本與重量。系統(tǒng)實現(xiàn)了兩種控制方式：肌電控制、上位機控制。肌電控制實現(xiàn)了由人體表面肌電信號控制系統(tǒng)的運行，并且肌電信號可通過無線接收設(shè)備輸入計算機，實現(xiàn)了信號的遠距離采集，增加了系統(tǒng)的使用靈活性，但通過肌電控制的系統(tǒng)只能實現(xiàn)執(zhí)行器的連續(xù)動作。上位機控制是通過計算機端給下位機發(fā)出控制命令，控制更直接準確，且比肌電控制增加了暫停模式，有利于系統(tǒng)實施除運動訓練外的輔助抓取功能。肌電控制可隨時切換為上位機控制