上肢偏瘫康复机器人研究

康复训练机器人将工业机器人技术和康复训练相结合,为康复医学提供了全新的治疗手段。 本文首先学习了脑卒中导致偏瘫的原因及脑卒中后偏瘫康复的理论依据。将通过机器人辅助康复训练来促进脑可塑性以实现偏瘫的治愈作为研究的最终目的。 在研究过程中,首先了解了脑卒中后偏瘫的特点,包括偏瘫后肢体的表现,异常运动模式与运动功能恢复形式,接着学习了脑卒中后常用的运动治疗方法。在此基础上,分析人体上肢的结构和运动学,结合人机系统的设计要求,将机器人的设计方案制定为辅助人体上肢肩、肘、腕三个关节同时参与运动的外骨骼式机器人。 按照这一方案,设计了康复训练机器人的机械结构,并研制了样机。该机器人是一款无动力的外骨骼式机器人,具有六个自由度,可引导人体上肢实现七个自由度的运动,分别是肩关节的屈曲/伸展、旋内/旋外、外摆/内收;肘关节的屈曲/伸展;前臂的旋内/旋外;腕关节的屈曲/伸展、外展/内收。机器人的机架和患者的座椅设计为一体,患者只要根据自己的体型,坐到合适位置,穿戴外骨骼后,就可以开始训练。该系统具有重力补偿功能,肌力在2级5级的不完全瘫痪或轻瘫患者可在该系统上进行主动运动训练。 文章还为机器人制定了运动数据采集方案,包括所有设备及原理;使用D-H法给出了机械人的正运动学方程。