(工学)穿戴式下肢康复机器人的研究

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1、院系：机械工程与自动化学院专业：机械制造及其自动化穿戴式下肢康复机器人的研究论文提纲12345研究意义与现状下肢康复机器人方案设计与运动学分析下肢康复机器人的步态规划下肢康复机器人步态康复模式的选择基于逆运动学和步态规划的康复模式实现6结论与展望22021/9/20研究意义与现状1研究意义我国每年发生脑卒中病人达200万，现存中风病人约700万，其中450万人具有不同程度的丧失劳动和生活自理能力，致残率高达65%，其中以肢体活动障碍为主。另外每年交通事故以及其它意外事故造成的下肢障碍患者也达数十万人。研究表明，由神经损伤引起的肢体运动障碍患者

2、可以通过后天的康复训练部分或者完全恢复活动能力。但是，我国医疗条件有限，专业康复医疗机构设置较少，从业的医疗技师数量有限，导致许多下肢障碍患者没有条件和机会进行康复训练，从而错过了最佳的康复时期，造成终身遗憾。因此，对于可替代康复医师对下肢障碍患者进行康复训练的机器人研究很有必要。32021/9/20研究意义与现状1研究现状悬吊式非悬吊式瑞士Lokomat美国Motorica德国Lokohelp日本Hal-5型美国伯克利42021/9/20研究意义与现状1清华大学肢体功能训练器哈尔滨工程大学步态康复机器人浙江大学下肢康复样机52021/9/2

3、02下肢康复机器人方案设计与运动学分析自由度确定尺寸确定驱动方式确定下肢康复机器人模型下肢康复训练机器人三维模型本体设计62021/9/202正运动学分析连杆参数表式2.1式2.2式2.372021/9/20下肢康复机器人方案设计与运动学分析2正运动学仿真右下肢足底位移轨迹82021/9/20下肢康复机器人方案设计与运动学分析3下肢康复机器人的步态规划步态规划的意义康复机器人的步态周期92021/9/203下肢康复机器人的步态规划步态规划方法基于能量原理的步态规划方法基于HMCD的步态规划方法基于人工神经网络的步态规划方法基于ZMP稳定判据步

4、态规划方法102021/9/203下肢康复机器人的步态规划基于ZMP稳定判据的步态规划建立倒立摆模型倒立摆质心运动方程ZMP方程倒立摆的动力学方程112021/9/203下肢康复机器人的步态规划步态规划步态规划相关假设：重心（质心）的姿态、高度固定不变，且加速度为零；在单脚支撑时，ZMP固定，坐标原点就是ZMP；机器人重心在双脚支撑时是匀速运动；机器人双脚高度忽略不计；下肢康复机器人初始运动时在x和y方向上的速度为零。康复机器人在行走过程中，两脚底坐标系之间的距离、姿态始终不变。12穿戴式康复机器人步行的COG轨迹和ZMP轨迹2021/9/2

5、03下肢康复机器人的步态规划质心运动轨迹规划起步阶段前向平面侧向平面中步阶段止步阶段起步阶段中步阶段止步阶段X向Y向质心的轨迹规划132021/9/203下肢康复机器人的步态规划质心的轨迹规划起步阶段中步阶段止步阶段142021/9/203下肢康复机器人的步态规划摆动腿步态规划摆动腿运动轨迹规划起步阶段中步阶段止步阶段X向Y向X向Y向X向Y向152021/9/203下肢康复机器人的步态规划摆动腿轨迹规划起步阶段中步阶段X向Z向X向Z向162021/9/203下肢康复机器人的步态规划摆动腿轨迹规划止步阶段X向Z向172021/9/204康复训练

6、流程个人信息：年龄、性别、身高、平均半步长度、下肢运动稳定性康复模式确定：模糊综合评判方法康复训练：结合步态规划利用逆运动学求解各关节转角182021/9/20下肢康复机器人步态康复模式的选择4模糊综合评判由于同一事物具有多种属性，因此在评价事物时应该兼顾各个方面，必须对多个相关的因素进行综合考虑，这就是所谓的综合评判，如果这种评判涉及模糊因素，便是模糊综合评判问题。步骤：建立因素集建立备择集单因素模糊评判建立权重集模糊综合评判192021/9/20下肢康复机器人步态康复模式的选择4利用模糊综合评判选择康复模式因素集备择集各单因素评判集权重集

7、合成运算的选择评判指标的处理平均半步长、年龄、性别、身高、下肢稳定性八种不同的步幅训练运动模式影响因素隶属度表采用最大隶属度原则202021/9/20下肢康复机器人步态康复模式的选择4平均半步长(u1)ABCDEF范围(m)(0,0.1](0.1,0.2](0.2,0.3](0.3,0.4](0.4,0.5](0.5,—)1：因素集合：年龄(u2)Age1Age2Age3范围(岁)(—,30](30,50](50,—]性别(u3)MF身高(u4)LNH范围(m)(—,1.6](1.6,1.8](1.8,—]下肢稳定性（u5）好一般差21202

8、1/9/20下肢康复机器人步态康复模式的选择42：备择集合：康复模式分类(m)(m)F10.100.06F20.200.08F30.300.10F40.400.12