对于气动驱动新型上肢康复机器人

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1、第3期机械设计与制造2011年3月MachineryDesign&Manufacturel65文章编号：1001—3997(2011)03—0165—02一种气动驱动新型上肢康复机器人术王生泽金韬(东华大学机械工程学院，上海201620)ANovelupperlimbrehabilitationrobotbypneumaticactuatorsWANGSheng-ze，JINTao(CollegeofMechanicalEngineering，DonghuaUniversity，Shanghai201620，China)I【摘要】结合临床康复医学理论及临床康复经

2、验对上肢康复机器人方案进行研究，设计了一种应~：?用于偏瘫患者康复训练的气动式上肢康复柔性机器人，进而将气动技术的安全性、柔顺性应用到康复领?；域中来，有效地实现了患肢由完全被动到以被动为主逐渐到以主动为主，最后康复到完全主动训练过程j!的适宜模式。?j关键词：上肢康复；机器人；气动；结构设计j!【Abstract】Theclinicalrehabilitativemedicinetheoryandtheclinicalrecoveryexperienceconducts}jareunifed，researchedintotheupperlimbrehabili

3、tationrobot’sprogramanddesigned口rehabilitationj!trainingupperlimbrehabilitationofpneumaticflexiblerobotwhichisappliedtopatientswithhemiplegia．IiThenthesecurityandtheflexibilityofpneumatictechnologyisappliedintothefieldofrehabilitation．And：Ishowedanefforttoefectivelyimplementthelimbsf

4、romcompletelypassivetopassivetoactivemainlydora-；!inatedgraduallytothefinallyrehabilitationofthetrainingprocesstocompletelytaketheinitiativetraining；T’；apprapriatemode．；!t、Keywords：Rehabilitationforupperlimb；Robot；Pneumatictechnology；Structuredesign，．中图分类号：TH16文献标识码：A．1引言院提供的临床医学数据，如

5、表1所示，选定上肢运动最基本也是最重要的三个关节加以分析。随着我国老龄化的加剧，伴随老龄化过程中明显的生理衰退就表1关节运动参数是四肢的灵活洼不断下降，而在老龄^群中有大量有脑血管疾病或神经系统疾病患者，这些患者又大者阼}有偏瘫症状，对日常生活产生了种种不利的影响。目。前抖中经系统伤病所致偏瘫患者的治疗主要依赖于治疗师的—对一的徒-Y-~)il练，这种方法不仅费时费力，而且也缺乏量化的客观评价，不能够实时监测治疗效果。为解决这些康复训练过程中出现的问题，需要安全、定量、有效及可进行重复训练的新技术，因此机器人辅助训练技术在这种背景下应运而生。目前，对于上肢康复机

6、器人的研究，国外的辅助康复治疗机器人设备已有很多，所运用到的机器人技术也各有不同；而国内的研究起步较晚，但一些研究机构和部分高校也已展开研究，并从上表我们可以总结出上肢运动主要有5个自由度：肩关得到了一些初步的结论。如由MIT研制的MIT—MANUS机器人节前屈／后伸、肩关节外展／内收、肩关节内旋／外旋、肘关节屈曲肿以及HapticMaster机器人口】。而这些康复训练机器人通常采用电展、腕关节屈／'f~b。机驱动，造成设备的结构复杂、价格昂贵，并且由电机驱动的机械2．2机器人驱动器的选择系统刚性大、柔性差，难以在康复训练中适应患肢由“被动”到“半驱动系统是康复

7、机器人的重要组成部分，用以产生运动和被动、半主动”，到“主动”过程的训练模式。针对现在有康复机器力，对系统的性能和操作能力具有决定性的作用。到目前为止，绝人系统的不足，本文提出了一种新型的上肢康复柔性机器人，采大多数的康复机器人均采用电机驱动，为达到康复效果，即患肢用气源驱动，能辅助患者完成整个上肢的复合运动功能训练。康复有一个“被动—半主动一主动”的过程，往往要在机器上加装2机器人的机械结构设计电机驱动器与阻尼器，使得结构与控制复杂；而作为康复使用，机2．1上肢康复机器人设计要求器人不需要很高的定位精度，但很多康复机器人往往是由工业机该机器人的设计以人体上肢解

8、剖学为理论依据，根据某医