仿生踝关节辅助康复系统研发-科技攻关计划项目开题报告

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1、硕士研究生毕业（学位）论文开题报告学院：机电工程学院姓名：氺氺氺学弓.331402000***年级：2014级专业：机械工程导师：***（教授）填表日期：2016年3月17号郑州轻工业学院研究生处制填表说明一、研究生在导师指导下，应于第三学期根据研究方向选定论文研究课题。二、研究生通过系统地查阅国内外文献资料，在进行实地调查研究的基础上，详细认真地填写报告中的有关内容。三、报告须在导师组会议上宣读，广泛听取意见，并进行修改，经组同意，主管院长（主任）批准后，方可执行。四、报告一式三份，应于开题报告结束后，分别交院系、研究生处、研究生本人各一份存查，并作为检查报告执行情况的依据。五、本报告存入

2、研究生技术档案，是学位评定材料之一，要求用钢笔填写，字迹清楚，如栏内填写不下，可另加附页。研究题目：仿牛.踝关节辅助康复系统研发课题来源：河南省科技攻关计划选题依据（选题的理论意义和实用价值，国内外研究动向及进展h1.理论意义和实用价值伴随着科技的发展，人们的生活水平提高，社会老龄化、各种疚病和交通事故导致的肢体运动障碍显著增加。康复医学研究表明，合理运动是受损伤关节康复的重要步骤，它不仅能促进快速恢复，也是保证功能完全恢复所必耑的。医疗机器人逐渐地引起工业发达国家的重视，以机械学、传感技术与微处理机相结合的机械电子技术的迅猛发展，促进了医用领域的自动化和机器人化。仿生康复系统、仿生机器人等

3、应用于康复领域，越来越受到人们的关注。根据2010年国务院残疾人工作委员会公布的抽样调查数据显示［1］，全国各类残疾人总数为8296万人，占全国总人口6.34%,其屮肢体残疾人数为2412万人，截肢人数为226万，占残疾人总数2.72%。假脚作为人体下肢假肢的重要组成部分，在现有医疗水平尚不能使肢体再生的情况下，为了帮助肢体残疾者恢复一定的生活自理能力和工作能力，提高其生活质量，为残疾人开发和研制现代化舒适的康复系统或者假肢产品等，就成为当前国内外医疗康复行业的一项重要而艰巨的任务。目前，发展较早、应用最广泛的运动康复系统是CPM机，它可为膝、肘、肩等大关节提供被动运动。国内大学与医疗仪器公

4、司合作开发出了多种关节康复器，其中，包栝JK-H1肘/踝关节康复器。这些产品外形美观，使用方便，在控制方而叫可编程控制，虚拟现实、功能性电刺激和人体神经信号智能控制方向发展。虽然在近儿十年理论研究和实用产品设计方而，对踝部关节康复机构的研究有了很大的发展，但是与髋、膝关节假肢设计相对比，人脚作为人体下肢关节的重要组成部分，也是最为灵活的部分,一直以来研究都比较滞后，相关的踝关节产品未能很好的满足患者的需求。因此，对于踝关节仿生与康复系统的研宄具有重要的意义。（1）仿人机器人是近年发展起来的一个多种技术和多门学科交叉结合的应用领域。实现仿人机器人的自然、动态行走是各国研宄仿人机器人的重要领域之

5、一，近年来受到了许多科学家和技术工程师的关注。仿人机器人的步行能力既受控制与传感系统影响，也依赖于其机械结构（自由度）的运动学特征。虽然现有的机器人能实现稳定地行走，但是其踝部关节在运动、结构和质量的总体优化方面还存在一定的欠缺。比如，三自由度踝部关节的质量过重，结构比较杂；二自由度的踝部关节运动起来不灵活，与实际人体踝部关节的运动功能差距较大，拟人性也不强。（2）康复医学工程领域内，通过对生理踝部关节的研宂，开发具有仿生特征踝关节辅助康复装置，对医学和康复医学工程有重要意义。机器人应用于康复领域，越來越受到人们的关注。（3）人脚是人体下肢关节非常重要的一部分，也是最灵活的一部分。近儿十年来

6、，对髋关节和膝关节假肢的研究比较多，然而，对人脚的研究相对来说比较少，相关的假肢踝关节产品不能很好的满足患者的需求。因此，对踝关节深入的研究具有非常重要的意义。（4）仿人踝关节辅助康复装置的研发采用柔性电机+弹簧驱动机构可使机构实现仿人脚运动，满足人体脚部灵活性要求。这种装置结构简单，成本低，可应用假肢踝关节，服务残疾人事业，具有广阔的应用场景。也可用于仿人机器人的脚部机构，开发出运动灵活的探险、娱乐仿人机器人。1.课题国内外研究动向与进展近几年高性能的仿人双足机器人是国内外机器人领域内的研宄热点，在理论和实践方面取得了较大的成果，开发了多种结构的仿人机器人［2-11］。踝关节损伤或手术之后

7、，如何使踝关节尽快恢复其机能，无疑也是一个重大的课题，国内外很多学者都开始研究踝关节康复机构，随着机电一体化技术的发展，陆续出现了很多由伺服电机控制的持续被动运动康S器［12-13］，SalterR.B.等人研制的R机构、RR机构及RR/RRR并联关节机器人，均能实现踝关节符合康复要求的训练。世界上很多学者研究了各种踝关节康复机构的控制系统：比较典型的，美国新泽西大学研制了基于Stewart机构的，具有6个自