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开题报告范文-《上肢康复训练机器人设计》

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关键词:上肢康复训练机器人 青岛大学硕士开题报告范文 青岛论文 开题报告

一、 选题的目的和意义

据统计,我国60 岁以上的老年人已有1.12 亿。伴随老龄化过程中明显的生理衰退就是老年人四肢的灵活性不断下降,进而对日常的生活产生了种种不利的影响。此外,由于各种疾病而引起的肢体运动性障碍的病人也在显著增加,与之相对的是通过人工或简单的医疗设备进行的康复理疗已经远不能满足患者的要求。随着国民经济的发展,这个特殊群体已得到更多人的关注,治疗康复和服务于他们的产品技术和质量也在相应地提高,因此服务于四肢的康复机器人的研究和应用有着广阔的发展前景。

目前世界上手功能康复机器人的研究出于刚起步状态,各种机器人产品更是少之又少,在国内该领域中尚处于空白状态,临床应用任重而道远,因此对手功能康复机器人的研究有广阔的应用前景和重要的科学意义。

目前大多数手功能康复设备存在以下一些问题:康复训练过程中,缺乏对关节位置、关节速度的观测和康复力的柔顺控制,安全性能有待提高;大多数手功能康复设备没有拇指的参与;感知功能差,对康复治疗过程的力位信息和康复效果不能建立起有效地评价。本课题针对以上问题,采用气动人工肌肉驱动的手指康复训练机器人实现手指康复训练的多自由度运动,不仅降低了设备成本,更重要的是提高了系统对人类自身的安全性和柔顺性,且具有体积小,运动的强度和速度易调整等特点。

课题的研究思想符合实际国情和康复机器人对系统柔顺性、安全性、轻巧性的高要求 。它将机器人技术应用于患者的手部运动功能康复,研究一种柔顺舒适、可穿戴的手功能康复机器人,辅助患者完成手部运动功能的重复训练,其轻便经济、穿卸方便,尤其适于家庭使用,既可为患者提供有效的康复训练,又不增加临床医疗人员的负担和卫生保健。

综上所述,气动人工肌肉驱动手指康复训练机器人的设计是气压驱动与机器人技术相结合在康复医学领域内的新应用,具有重要的科学意义。

二、 国内外研究动态

2.1 国外研究动态

美国是研究气动肌肉机构最多的国家,主要集中在大学。

华盛顿大学的生物机器人实验室从生物学角度对气动肌肉的特性作了深入研究,从等效做功角度建模,并进行失效机理分析,代写论文制作力假肢和仿人手臂用于脊椎反射运动控制研究。

vanderbilt 大学认知机器人实验室(gnitive rbtis lab, rl)研制了首个采用气动肌肉驱动的爬墙机器人,并应用于驱动智能机器人(intelligent sft-ar ntrl, isa)的手臂。

伊利诺伊大学香槟分校的贝克曼研究所对图像定位的5自由度sft ar 机械手采用神经网络进行高精度位置控制和轨迹规划。亚利桑那州立大学设计了并联弹簧的新结构气动肌肉驱动器,可以同时得到收缩力和推力,并与工业界合作开发了多种用于不同部位肌肉康复训练的小型医疗设备。

英国salfrd 大学高级机器人研究中心对气动肌肉的应用作了长期的系统研究,开发了用于核工业的操作手、灵巧手、仿人手臂以及便携式气源和集成化气动肌肉,目前正在研究10 自由度的下肢外骨骼以及仿人手的远程控制。

法国国立应用科学学院(instituted natinal dissidenes appliqu&eaute;s, insa)研究了气动肌肉的动静态性能和多种控制策略,目前正在研制新型驱动源的人工肌肉以及在远程医疗上的应用。

比利时布鲁塞尔自由大学制作了新型的折叠式气动肌肉用于驱动两足步行机器人,实现了运动控制。

日本bridgestne 公司在rubber tauter 之后又发明了多种不同结构的气动肌肉。德国festn 公司发明了适合工业应用的气动肌腱fluidi usle,寿命可达1000万次以上,同时还对气动肌肉的应用作了许多令人耳目一新的工作。英国shad 公司研制了目前世界上最先进的仿人手。美国的kineti usles 公司与亚利桑那州立大学合作开发了多种用于肌肉康复训练的小型医疗设备。

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开题报告范文-《上肢康复训练机器人设计》

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