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《机器人辅助运动功能康复中的控制和评估策略》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、康复机器人5机器人技术与应用6机器人辅助运动功能康复中的控制和评估策略t任宇鹏1王广志1高小榕1季林红21清华大学生物医学工程系2清华大学精密仪器系[摘要]本文介绍用于运动功能康复的辅助机器人系统并论证其可行性。文章分析其区别于传统工业机器人的技术难点和特点;总结现有辅助康复训练的控制策略和评估策略种类;最终提出新的基于BCI和三维上肢运动检测的控制和评估策略。[关键词]神经康复,机器人,康复训练[Abstract]Thesepaperspresentedarobot-aidedrehabilitationsy
2、stemformotorfunctionanddemonstratethefeasibility.Thedifficultyandcharacteristicwereanalyzed,whichweredistinguishedfromgeneralindustrialrobots.Thestrategiesofmotorcontrolandassessmentprocedureincurrentrobot-aidedrehabilitationresearchwereclassified.Finally,an
3、ewframeworkofcontrolandassessmentwasraised,whichisbasedonbrain-computerinterfaceand3Dkinematicmeasurementofupperlimbs.[Keyword]Neuro-rehabilitation,Robot,Rehabilitativetraining为这类机器人控制研究的难点和热点。引言随着辅助康复机器人的研究和使用,有望通过近30年神经康复领域中最重要的研究成果之一是机器人和计算机控制技术,简化医师与患者/一
4、对阐明了中枢神经系统具有高度的可塑性(Plasticity)。实一0的繁重治疗过程,并建立新的康复评估方法,验表明,特定的功能训练在此过程中必不可少,这从而对运动功能的康复机制重新评估和理解,在此为机器人辅助康复技术提供了重要的医学依据。随基础上进一步研究人脑控制肢体运动的机理。研究着现代中枢神经康复机理研究的进展,国外研究人的基本思路如图1所示。在我国,康复医学事业仍然员基于机器人技术在运动功能康复方面开展了大量处于起步阶段,而患者数量多、治疗师资源缺乏。据研究,其研究目标是发展具有康复治疗和评价功能此现状,
5、发展机器人辅助肢体运动功能康复技术更具的机器人。此过程中,运动功能康复训练的方法如实际意义。何通过机器人的控制策略得以实现,即在某种意义1.辅助康复控制系统的特点和难点)设计上如何代替或辅助治疗师为患者进行治疗,已经成符合康复医学理论的康复控制策略一协调,更需要各研究机构、大学、企业等优势互补,共同攻关,才能提高我国在该领域的竞争能力。我国在该领域的研究起步较晚,但目前在国外未形成成熟产业的情况下,有重点地加强研究开发力度,将缩小差距,并在某些领域获得自主知识,形成具有国际竞争力的产业群。参考文献共6篇(略)图
6、10腔道微全系统示意图#40#2003年第4期康复机器人5机器人技术与应用6好的方案,能满足辅助康复训练的控制要求。(3)机器人要感知患肢状态并采取相应的控制策略。这是辅助康复控制的技术难点。患肢运动过程中,其肌张力的变化、肌肉痉挛的出现将会使系统负载和动力学参数发生不确定的大幅度改变,有可能使控制系统变得不稳定。而患肢运动信息的错误辨识将有可能造成肌肉组织撕裂、肌肉痉挛及结缔组织损伤。因此,在控制系统适应性、传感器技术应用、运动评估数据分析和算法方面需要作更深入的研究。(4)控制系统要引入新的反馈环,其设计重
7、点在于如何提取和利用患者的主动运动意愿。实验表明,主动运动意愿的存在对康复效果有重要图1机器人辅助运动功能康复的研究方向的积极影响。因此我们认为应在传统控制系统中增加辅助肢体运动功能康复机器人的系统设计有其自身应主动运动的正反馈环和病态运动的负反馈环,如图2用和设计的特点。不能在脱离运动功能康复理论和病所示。其中辨别正确的主动运动和错误的病态运动,患机理的情况下,直接引入工业机器人的控制策略和正是控制系统在信息辨识和处理方面的难点。系统结构。否则,无法达到康复效果,并有可能造成患者肢体损伤,引起患者痉挛加重和不
8、可逆转的运动功能障碍。因此,在控制和评估策略中要考虑以下问题:(1)设计辅助康复的控制策略要基于神经生理学的运动功能康复方法,对辅助康复的对象要有严格的针对性。由中枢神经系统损伤造成的运动功能障碍,其病患部位不同、病患特性不同、不同恢复阶段对应图2用于辅助康复控制的新反馈环节I:传统控制框架;II:引入人体系统函数的反馈环的训练原则也不同。这就要求制定的机器人辅助康复控制策略应有严格的
