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集成功能性电刺激的穿戴式康复机器人研究

作　者: 涂细凯
导　师: 徐琦; 何际平
学　校: 华中科技大学
专　业: 模式识别与智能系统
关键词: 康复机器人功能性电刺激中风运动功能康复上肢
分类号: TP242.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
下　载: 63次
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内容摘要

中风属于神经损伤疾病，能导致运动功能失调。患中风不仅给病人日常生活带来诸多不便，而且给患者带来巨大的心理压力。康复机器人能辅助中风病人进行康复训练，实现肢体运动功能恢复。康复机器人的使用有望缓解康复医疗资源紧张情况和解决康复师人工训练中存在的问题。穿戴式上肢康复机器人虽然使用安全轻便的气动肌肉作为驱动，但是驱动装置仍然显得笨重，不易被中风患者接受使用，这阻碍了穿戴式康复机器人临床广泛使用。功能性电刺激不仅可以诱导神经的可塑性，而且可以抑制不正常运动并能激发瘫痪肌肉主动运动。集成功能性电刺激的穿戴式上肢康复机器人能减小其驱动装置的驱动力，从而为研制易被中风病人接受的轻型穿戴式康复机器人开辟新途径。本文的主要内容包括以下几个方面：本文介绍运动康复理论基础，并阐述集成功能性电刺激的康复机器人能减小其体积和重量的依据。本文介绍康复机器人的气动肌肉驱动研究，借助杠杆原理气动肌肉驱动装置被重新设计以减小机器人的体积。本文完成功能性电刺激反馈控制系统平台设计，它以研华AI和DO控件为主要软件模块，并采用研华USB-4716采集卡作为信号输入和输出的接口。该平台辅助上肢康复机器人实现闭环电刺激，可以提高功能性电刺激的控制精度和安全性能。本文利用集成功能性电刺激的穿戴式上肢康复机器人进行了初步实验研究。实验结果表明功能性电刺激具有减轻穿戴式康复机器人体积和重量的潜力，该组合有着广阔的应用前景。最后，对全文进行了总结，并指出了下一步需要进行的工作。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-9
1 绪论  9-18
  1.1 课题背景及意义  9-10
  1.2 康复机器人研究  10-13
  1.3 功能性电刺激研究现状  13-14
  1.4 功能性电刺激和康复机器人组合依据  14-16
  1.5 论文的主要内容  16-18
2. 康复机器人运动康复理论基础  18-23
  2.1 中风康复  18-19
  2.2 运动控制和运动学习  19
  2.3 神经运动控制策略  19-21
  2.4 运动康复理论基础与机器人辅助式神经康复  21-22
  2.5 本章小结  22-23
3 气动肌肉驱动的康复机器人  23-28
  3.1 机器人驱动类型  23
  3.2 气动肌肉历史背景  23-25
  3.3 实验所用的气动肌肉  25
  3.4 减小康复机器人体积和重量方法  25-27
  3.5 本章小结  27-28
4 功能性电刺激反馈控制系统设计  28-36
  4.1 功能性电刺激反馈控制系统设计方案  28-33
  4.2 刺激部位选择  33-35
  4.3 本章小结  35-36
5 集成功能性电刺激的穿戴式康复机器人实验  36-46
  5.1 集成 FES 上肢康复机器人肩部位实验  36-41
  5.2 集成 FES 的康复机器人进行手指部位训练实验  41-44
  5.3 本章小结  44-46
6 总结与展望  46-48
致谢  48-49
参考文献  49-53
附录 1 攻读学位期间发表论文目录  53-54
附录 2 上位机软件控制平台设计源代码  54-64

集成功能性电刺激的穿戴式康复机器人研究

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