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全方位移动下肢康复机器人无线监控系统研究

作　者: 黄旭
导　师: 杨俊友
学　校: 沈阳工业大学
专　业: 电力电子与电力传动
关键词: 下肢康复机器人无线监控系统星形网络
分类号: TP242
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

在全球老龄化日益严重及下肢功能障碍患者增多的背景下,本文依托辽宁省自然科学基金项目“全向移动下肢康复训练机器人及主动康复控制策略研究”对下肢康复训练机器人无线监控系统进行研究。医学康复需将患者的各种重要生理信息及时、准确地监测传输、处理、分析,以便帮助医护人员对患者病情进行诊断、监控。现有系统中,信号传输大多通过有线方式,影响病人的正常活动,难以长时间全面地监测,并使病人感到紧张,从而导致所检测到的数据不准确。使用无线短距离传输网络可以克服上述问题。本文所提出的解决方案,可以应用于诸如养老院、健身房、医院病房和家庭中,实时掌握被监测者的生理信息和健康指数,也可以在一段时间后观察被监测者生理信息变化趋势,作为医生或健康工作者的参考。本文分析了无线监控系统在不同领域应用情况,以人体下肢康复训练理论为依据,全方位移动康复机器人为平台,设计出下肢功能障碍患者的新型监控系统。系统采取星形网络通信协议,通过无线传感器的应用,实现对人体运动信息的实时监测。以射频收发芯片nRF24L01为核心,结合数字传感器技术,设计了运动加速度参数的采集系统。设计的系统具有体积小、功耗低及数据无线传输等优点。数据通过无线射频芯片传送,然后单片机将数据发送到计算机,由计算机实现最终数据的存储、桌面显示等功能,并通过行走步态实验、关节活动度实验、下肢肌力实验、协调运动实验和动平衡实验得到了验证。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-9
第一章绪论  9-16
  1.1 课题研究背景和意义  9-10
  1.2 无线传感器网络的研究现状  10-12
    1.2.1 功率控制  10
    1.2.2 路由协议  10-11
    1.2.3 MAC 层协议  11-12
  1.3 无线监测系统研究现状  12-14
  1.4 下肢康复医疗机器人研究现状  14-15
  1.5 本文研究内容  15-16
第二章无线监控系统总体分析  16-24
  2.1 无线监控系统设计分析  16-17
    2.1.1 需求分析  16
    2.1.2 概要设计  16-17
  2.2 无线监控系统硬件分析  17-21
    2.2.1 无线监控系统传感器分析  17-18
    2.2.2 无线监控系统无线射频装置分析  18-19
    2.2.3 无线监控系统单片机分析  19-21
  2.3 无线监控系统软件流程  21-22
    2.3.1 传感器数据采集端流程  21-22
    2.3.2 PC 上位机软件功能  22
  2.4 无线监控系统工作过程  22-23
  2.5 无线监控系统系统方案特点  23
  2.6 小结  23-24
第三章无线监控系统具体设计  24-33
  3.1 数据采集端设计  24-26
  3.2 数据接收端设计  26-28
  3.3 射频芯片接口通信设计  28-30
    3.3.1 射频芯片发送端设计  28-29
    3.3.2 射频芯片接收端实现  29-30
  3.4 PC 上位机设计  30-31
  3.5 传感器节点耗能测试  31-32
  3.6 小结  32-33
第四章无线监控系统测试实验  33-49
  4.1 实验平台介绍  33-34
  4.2 行走步态实验  34-37
  4.3 关节活动度实验  37-40
  4.4 下肢肌力实验  40-43
  4.5 协调运动实验  43-46
  4.6 动平衡运动实验  46-48
  4.7 小结  48-49
第五章结论  49-50
参考文献  50-53
在学研究成果  53-54
致谢  54

全方位移动下肢康复机器人无线监控系统研究

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