前庭6-PSS康复机器人洗出算法运动轨迹研究

目前的康复机器人大多属于外骨骼平衡训练机器人,其自由度单一且对前庭刺激的功能较为缺乏.加之完成加速度的刺激需要很大的位移量,一般的康复机器人空间有限无法满足这一位移量,因此需要一台六自由度机器人并引入洗出算法,使其能让患者根据洗出算法在动平台完成特定动作模拟出加速度信号.从而解决机器人有限空间里完成无限空间的动感加速度模拟.对康复机器人适用的洗出算法进行研究,并在Matlab/Simulink中对改进算法进行建模仿真,改进经典洗出算法使其更加适用于前庭康复训练.最终由ADAMS与Matlab的联合仿真求出驱动滑块的位移曲线,能够完成动平台的洗出运动.     

软体机器人实际运用

正软体机器人在实际的生产生活中具有极其广泛的应用。依据其使用场景常分为以下3种:人机交互康复机器人:将软体机器人与可穿戴设备结合可用以帮助特殊人群完成生理活动。哈佛大学研发的软体机器人手套利用软体致动器组成的模压弹性腔与纤维增强,诱导特定的弯曲,能够使肌肉或者神经受损的患者独立把握物体,有助于患者术后康复。勘探、野外运动:软体机器人利用自身柔软、弯曲程度高、自由度大等优势可以很好地适应不同的复杂环境,承担勘探、救援、侦查等工作。例如斯坦福大学研制的Vine-link robot可以举起100 kg的木箱,以各     

基于绳牵引并联机构的上肢康复机器人设计

人类的上肢为生活提供了诸多便利,健康的上肢是高质量生活的保证。上肢如果出现运动功能障碍就需要接受康复治疗。为了减轻康复师的工作强度,同时增强治疗效果,需要利用康复机器人代替康复师来进行康复训练。通过分析肘、肩关节的运动特性和规律,基于三自由度的冗余绳牵引并联机构设计了一款面向上肢康复的机器人。该机器人由定位模块和连接模块组成,可对不同尺寸的上肢进行主动和被动康复训练。由于机器人结构简单、易于装配、制造成本低,更容易被用户所接受。在结构设计完成后对该上肢康复机器人进行了运动学建模,同时进行了机器人奇异性的分析,为后续运动控制的研究做准备。最后,考虑到机器人的力传递性能和体积大小,采用多目标优化的方式对机器人进行了优化设计。仿真结果表明：优化设计有效地提升了机器人的相关性能。研究结果可为绳牵引并联机构在上肢康复机器人设计中的应用提供理论参考。     

最有前途的五种机器人

美国《福布斯》杂志最近评出最具人气的五种机器人。这五类机器人将对人类近期的生活产生重大影响。“达·芬奇外科系统”机器人“达·芬奇外科系统”机器人能够协助外科医生在任何距离上对病人实施手术,而医生只需要远程操作就可以完成各种复杂的工作。而且,不久前的一项研究表明,借助这一机器人接受过手术     

机器人并行实时采集系统的设计与实现

针对具有被动关节的机器人系统,采用并行处理技术,设计实现了高速实时数据采集系统,该系统可以完成机器人系统的数据采集、数据处理、数据存储、图形显示和交互式控制等功能.实验结果证明本采集系统满足了机器人实时控制的需要,有利于机器人完成高精度操作任务.     

基于BP网络的康复机器人的智能控制技术

建立了5自由度上肢康复机器人的BP神经网络控制模型。在此模型基础上,通过对正常人肌电信号的训练学习,修正了网络权值,得到了较为理想的控制模型。最后,通过病人的肌电信号,得到了良好的输出结果。仿真实例表明,BP神经网络方法比传统方法收敛快,学习精度高,且具有较好的网络泛化能力,可以用于5自由度上肢康复机器人的智能控制。     

学生机器人活动中跨平台统一化编程的实现

在学生机器人活动中,为了寻找完成任务的最优解决方案,需要采用不同的机器人执行同一任务,通过实际测试来找到最佳的机器人硬件平台.然而针对不同的机器人硬件平台,一般需要专门编写一套机器人程序,假如机器人硬件更换,与之对应的程序将被迫废弃.文章从机器人编程统一化设计原理的角度出发,用目前流行的机器人微电脑编程语言--C语言进行举例,阐述如何使机器人程序跨越不同的机器人硬件平台.     

辅助上肢运动康复机器人技术研究

为了给上肢偏瘫患者的治疗提供有效的辅助工具,研制了一种新型神经康复机器人。该机器人采用二连杆机构模拟人体上肢,其中机器人大臂、小臂分别由两台伺服电机驱动,可以实现平面内的复合运动。另外,该机器人系统针对患者病情的不同阶段,可以提供相应的训练模式。对临床30名患者为期1个月的辅助治疗结果显示:病人对这种新的治疗方法不反感,上肢的运动功能得到明显改善,未发现其他副作用。     

基于BP网络的康复机器人的智能控制技术

建立了5自由度上肢康复机器人的BP神经网络控制模型。在此模型基础上，通过对正常人肌电信号的训练学习，修正了网络权值，得到了较为理想的控制模型。最后，通过病人的肌电信号，得到了良好的输出结果。仿真实例表明，BP神经网络方法比传统方法收敛快，学习精度高，且具有较好的网络泛化能力，可以用于5自由度上肢康复机器人的智能控制。     

欠驱动式外骨骼手指康复机器人的设计和仿真

本文提出一种新的基于脑电信号控制的外骨骼手指康复机器人系统,该系统主要由外骨骼手指康复机器人、脑电信号系统(EEG)、肌电信号系统(EMG)、人机交互系统、电机控制单元、相关传感器和工作站组成.患者通过外界的视觉刺激产生脑电信号,工作站经过对这些信号采集和处理后传递给电机控制单元控制,并驱动电机实现穿戴在患者手上的外骨骼手指机器人运动,辅助其完成康复训练.该机器人主要采用欠驱动的方式,由安装在手背处的电机带动同步齿形带传动机构实现机器的三个关节的弯曲和伸展运动.文章主要利用UG软件对手指机器人进行设计和ADAMS软件进行运动仿真.根据机器人运动轨迹和机器人末端的运动参数曲线可以看出该手指机器人具有运动平稳,不存在运动死点等特点,且机器人能满足人体手指的运动要求,符合人体工学的设计特点,仿真实验证明能够辅助患者进行重复性康复训练.     

主从式上肢外骨骼康复机器人的运动学研究

针对主从式上肢外骨骼康复机器人的机械臂活动空间设计和双臂干涉问题,基于Denavit-Hartenberg参数建模法,以人体上肢活动范围为边界条件,建立主从臂各关节在统一固定坐标系下的运动学模型;以齐次坐标运动学模型为基础,确定基于上肢运动极限位置约束的主从双臂间的安全活动空间,并利用蒙特卡罗算法进行仿真验证;根据主从双臂活动范围的安全距离与上肢活动规律,给出主、从双臂各五自由度康复机器人的设计及从臂跟随主臂意图运动的训练方法。计算机仿真试验和实验室样机现场试验结果表明,机器人活动空间满足康复训练上肢活动方式和活动范围等人体工学要求,解决了因主从臂干涉而造成的二次伤害等影响康复效果的问题。     

医疗辅助移位机器人剪式升降机构的优化设计与分析

伴随着科技的进步,机器人技术已经逐步运用在手术、救援、康复等医疗服务方面。但是,转运与护理危重病人时,采用传统的手抱肩抬的方式容易给病人造成二次伤害。基于人体工程学原理,设计了一种新型的医疗辅助移位机器人,可自动有效的完成病人身体的移位。为实现医疗辅助移位机器人与不同高度的床位实现对接,本文设计了一种剪式升降机构。为保证剪式升降机构运行稳定以及具有更好的实用性,对机构进行优化设计。根据虚位移原理,建立了力学模型,并利用MATLAB软件进行参数优化。最后,利用三维建模软件PROE建立了实体模型,并将三维实体模型导入到ADAMS软件中进行运动学和动力学仿真,结果表明该升降机构能够顺利完成预期运动,提高了设计效率与可靠性,为医疗辅助移位机器人进一步优化提供了参考。     

基于MATLAB虚拟现实工具箱的手臂康复机器人仿真

基于MATLAB虚拟现实工具箱允许MATLAB／Simulink使用虚拟现实的图形技术，使用户直接将仿真结果以虚拟现实的形式显示出来．介绍了虚拟现实的基本概念、V—realm Builder，及建立手臂康复机器人虚拟现实的VRML语言文件，并且在MATLAB和Simulink环境下，对手臂康复机器人进行虚拟现实仿真。仿真结果表明，虚拟模型可以准确地模拟真实康复机器人的特征，为实现对真实机器人的最优控制和设计提供了理论依据。     

农民的“铁哥们”

正嫁接机器人果树或菜苗嫁接是很精细的农活,需要一双灵巧的手。如今,这种高难度的技术工作,可以由中国农业大学研制的机器人代劳。这种集机械、自动控制与园艺技术于一体的嫁接高手,可对黄瓜、西瓜、甜瓜等植物的幼苗进行嫁接,每小时至少完成400株;而更加先进的双向高速蔬菜嫁接机器人每小时可完成800株,速度是人工作业的6倍多。嫁接机器人极少损伤秧苗,嫁接苗成活率高达95%。     

诱导练习在体育教学中的选用

体育课教学中,学生实际完成练习的内容主要有两个方面:一是为正确掌握动作技术所完成的过渡性练习;二是为发展某一动作所需要的身体素质而进行的练习.可见,诱导练习在体育教学中的作用是不容忽视的,如何有效地选用诱导练习是体育教学中值得研究的课题. 诱导的过程是一个由简到繁、由低到高、由易到难的引导过程.通过诱导练习这一教授途径,可以起到泛化过程短、分化能力强、运动技能形成快的作用.我们知道,学生做练习时,常常出现一些不合规范要求的甚至是错误的动作,其原因是错综复杂的,     

基于模糊PI控制的穿戴式上肢康复机器人

为了加速患有运动功能障碍的患者上肢伸展功能的康复,研制出基于模糊PI控制的穿戴式上肢康复机器人.该上肢机器人借助结合眼动跟踪仪的虚拟现实平台通过气动肌肉驱动实现上肢的康复训练,采用模糊PI控制器对机器人实施位置控制.实验通过受试者穿戴该上肢机器人完成各关节的轨迹跟踪来检测模糊PI控制的效果.实验结果证明:模糊PI控制响应速度较快,轨迹跟踪误差较小,实用性较好.     

基于活动单眼定位的移动机器人物体收集

探讨了移动机器人基于活动单眼的定位算法,并以该算法获得的视觉信息进行自主式移动机器人物体收集的实验。对目标的获取、在物理坐标系中的定位和延时补偿以及控制方法等问题进行了讨论,并给出结果。从定位结果的分析来看,定位精度可以满足移动机器人控制的需要,介绍了机器人进行物体收集的控制策略。实验表明,基于该定位算法的物体收集策略可以较好地完成任务,并具有良好的鲁棒性。     

多功能两栖生物型子母机器人系统研究

 对于水陆两栖及其过渡环境中狭小空间内的勘测,微小型水陆两栖机器人能够完成许多单一推进方式的机器人所无法完成的两栖任务,如水下管道的检测、珊瑚礁内鱼类的监测、水下岩缝中矿物采样等,因此需要一种能够具有微型结构、多功能运动模式、高位置精度、长续航时间等特点的机器人,以适应复杂两栖环境。提出一种两栖子母机器人设计方案。其中,两栖母机器人采用腿-矢量化喷水两栖推进,利用一套驱动系统实现两栖运动,以降低机构和控制的复杂度,增大其负载能力。两栖推进机构和机器人外形可以根据介质环境以及任务特点的改变,进行主动的形态与结构变化。微型子机器人由人工智能驱动器驱动,可以实现游行、爬行、转动、上浮/下潜、抓取等动作。母机器人和子机器人之间通过智能软缆线连接,实现子母机器人之间的通信及子机器人的回收。     

并联踝康复机器人的系统搭建与运动控制策略

针对踝功能障碍患者,研制2-UPS/RRR并联踝康复机器人,协助患者进行踝关节背伸/趾屈、内翻/外翻及内收/外展运动康复训练。踝康复机器人系统包含机器人机械本体、驱动电机、编码器和力/矩传感器、上位机和下位机的软硬件等,具有踝关节力/位置信息检测与主/被动康复训练功能。通过建立踝康复机器人的运动学模型,计算电机驱动速度与机器人动平台角速度的映射关系,并根据患者踝关节肌力等级与训练需要,规划康复训练的运动轨迹,进行踝关节被动康复训练。基于力/矩传感器的信息检测,对患者踝关节进行运动意图识别,实现由运动意图驱动的机器人控制即主动康复训练。最后,针对踝关节的3种典型运动方式,遴选健康的受试者分别进行主/被动康复训练实验。研究结果表明:研制的并联踝康复机器人具有完善的康复训练策略和良好的运动稳定性。     

一种新型下肢康复机器人的机构设计与分析

针对缺少在社区与家庭中使用的康复机器人的现状,提出一种新型下肢康复机器人设计方案.首先,根据患者康复训练需求完成了机器人的机构设计,建立了机器人的三维模型并介绍了其具体结构;其次,在矢状面内建立人-机模型并对机构进行运动学分析,对精确实现踝关节规划轨迹的控制规律进行了仿真分析;最后,基于样机进行了多位姿试验.试验结果表明:机器人能够实现"坐-卧-站"多位姿康复训练,该机器人设计方案具有可行性,能够为不同康复期的下肢偏瘫患者提供针对性的康复训练轨迹,有助于偏瘫患者康复训练.