軟體外骨骼手部康復(fù)機(jī)器人的研究.pdf

1、中風(fēng)被醫(yī)學(xué)界公認(rèn)為是威脅人類(lèi)健康的三大疾病之一，而中風(fēng)后導(dǎo)致偏癱的概率達(dá)百分之五十以上，此類(lèi)患者的康復(fù)需求引起了社會(huì)極大關(guān)注。為解決現(xiàn)階段手部康復(fù)機(jī)器人研究成果中存在的一些問(wèn)題如結(jié)構(gòu)復(fù)雜、不便攜、存在安全隱患等，本課題設(shè)計(jì)了一套軟體外骨骼式機(jī)器人系統(tǒng)，用于輔助偏癱患者在康復(fù)初期進(jìn)行手指的屈伸運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練。該系統(tǒng)操作簡(jiǎn)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(jì)算機(jī)、表面肌電信號(hào)采集設(shè)備、微型真空泵、電磁閥組及多個(gè)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(shí)現(xiàn)單向彎曲伸展。軟體執(zhí)行器設(shè)計(jì)的好壞直接影響系統(tǒng)的性能。因此本文以人手生物學(xué)特性為基礎(chǔ)，重點(diǎn)敘述了軟體執(zhí)行器的設(shè)計(jì)和制作過(guò)程，并通過(guò)有限元軟件ABAQUS進(jìn)行多結(jié)構(gòu)形變仿真，增加設(shè)計(jì)可靠性。
　　本系統(tǒng)采用氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)，在控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程中，首先進(jìn)行了氣泵和電磁閥的選型，然后通過(guò)氣路分流方案實(shí)現(xiàn)了單氣泵對(duì)

3、多個(gè)軟體執(zhí)行器的驅(qū)動(dòng)，大大降低了系統(tǒng)成本與重量。系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了兩種控制方式：肌電控制、上位機(jī)控制。肌電控制實(shí)現(xiàn)了由人體表面肌電信號(hào)控制系統(tǒng)的運(yùn)行，并且肌電信號(hào)可通過(guò)無(wú)線接收設(shè)備輸入計(jì)算機(jī)，實(shí)現(xiàn)了信號(hào)的遠(yuǎn)距離采集，增加了系統(tǒng)的使用靈活性，但通過(guò)肌電控制的系統(tǒng)只能實(shí)現(xiàn)執(zhí)行器的連續(xù)動(dòng)作。上位機(jī)控制是通過(guò)計(jì)算機(jī)端給下位機(jī)發(fā)出控制命令，控制更直接準(zhǔn)確，且比肌電控制增加了暫停模式，有利于系統(tǒng)實(shí)施除運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練外的輔助抓取功能。肌電控制可隨時(shí)切換為上位機(jī)控制