上肢康复机器人机构设计与分析

针对上肢功能障碍患者的自主康复训练问题,在对现有康复机器人研究方案的深度剖析的基础上,为简化机构降低成本,提出了一种基于气缸驱动的2自由度上肢康复机器人.首先在SolidWorks建立上肢康复机器人的整体模型,通过D-H分析法建立坐标系,求得系统正运动的参数方程,利用Matlab对该机器人末端机构的位置进行分析,其次运用雅克比矩阵求解末端执行器的速度,结合ADAMS对建立的上肢康复机器人模型进行运动学仿真分析,最后在ANAYS中对大臂支撑件和小臂支撑件进行静力学分析.研究结果表明,该上肢康复机器人机构在简化结构后,仍然能保证康复训练的可行性,为上肢机器人的推广使用提供了理论参考.     

卧姿下肢康复训练运动生物力学特性

现有的卧姿康复机器人功能单一、使用率低。该文设计了仰卧踏车、仰卧抬腿、侧卧抬腿等典型卧姿训练动作测量实验，并基于OpenSim建立了卧姿肌肉骨骼模型，计算分析关节角度、肌肉激活度及其耦合关系，研究了卧姿康复训练时髋、膝、踝关节及其主要驱动肌群的变化规律，探讨卧床患者运动训练的康复机制，为相关康复机器人的运动功能设计提供了理论依据。结果表明：仰卧踏车具有更高的膝关节与踝关节活动度，但整体肌肉激活度表现较另2种动作偏低；其关节运动幅度越大，肌肉激活度越高。仰卧抬腿与侧卧抬腿分别对髋关节屈曲与外展活动度以及相关肌群有明显激活；抬腿速度越快，肌肉激活度越高，但相对于地面的水平位移量越大；抬腿角度变大时，肌肉激活度均值整体降低，相对于地面的水平位移量变大。该研究发现仰卧抬腿、侧卧抬腿、仰卧踏车运动对人体关节与肌肉的作用各有侧重，在临床上采用侧卧、仰卧等多种动作组合训练可以提高康复效果，康复机器人最好能提供更多的矢状面和冠状面康复训练功能。     

基于TRIZ理论的娱乐康复训练器设计

【目目的的】为了提高康复训练过程中的趣味性，在康复训练器械中增加娱乐弹性击球结构，防止双侧上肢前后运动带动娱乐复训练机构进行训练过程中出现弹射机构撞伤患者的情况。【方法】本研究将康复训练机构存在的技术问题转化为TRIZ语言，使用TRIZ矛盾矩阵得出11个有效解，并得到分割原理为最优解。【结果】手柄与弹射机构通过钩接机构进行连接，利用齿轮、偏心轮、棘齿机构实现患者双手在运动到任何位置后，实现手柄与弹射机构的自动分离。【结论】通过TRIZ矛盾矩阵为娱乐康复机构设计中出现的问题指明解决方向，设计出的娱乐康复训练器能在击球过程中，使手柄与弹射机构分离，从而保证患者免受伤害。     

康复训练辅助技术研究进展

 康复训练是脑卒中或其他神经肌肉损伤疾病患者的必要治疗手段。基于国内外对康复训练辅具和相关辅助技术的研究，从康复功能评定技术、可穿戴技术、脑神经科学技术、虚拟现实和多模态调控技术等方面综述了康复训练辅助技术在检测、康复训练和治疗上的研究进展。关键词康复训练；康复评定；康复训练辅助技术     

速度场与意图角双重变导纳主动康复训练策略研究

针对主动康复训练中出现训练懈怠、控制器和训练表现表征指标复杂、训练任务不能动态调整的问题，提出基于速度场与意图角的双重变导纳控制策略。在期望轨迹周围设计速度场后基于双曲正切函数将患者主动力映射到导纳参数中，设计变导纳控制器。只有患者施加主动力时，导纳控制才能输出机器人运动的驱动力，迫使患者主动参与。将末端交互力矢量与速度矢量的夹角定义为意图角，利用位于[0,π/2)内意图角出现的时间在单次训练时间中的占比γ表征患者的主动控制能力。训练中，根据上一轮的γ来修改导纳参数的上限值，从而改变训练任务的难易程度。在控制策略下进行了6轮训练，结果表明：提出的主动训练策略能够在患者施加主动力的情况下实现三维轨迹允许误差范围内的无时序跟踪训练；根据设计的表征指标，导纳参数可以从1 100变为1 200再变到1 100,单轮的训练时间从45.6 s变为31.82 s再变回46.9 s,期间患者输出的主动力总和从892.2 N变为694.4 N再变到1 014 N。训练策略可以根据表征指标来判断患者的主动训练能力并调整训练任务，可用于主动康复训练。     

肿瘤患者的综合康复护理

肿瘤是严重影响人类生存时间和生活质量的一种难治性疾病。随着医疗体系的不断完善,肿瘤的诊疗已发展成为多学科一体化的综合诊疗模式。肿瘤康复学是新近发展起来的康复医学和肿瘤学的一个分支。探讨综合康复护理在肿瘤康复学中的作用,对于充分发挥护理学在肿瘤康复治疗中的优越性有着重要的意义。     

为耳聋患者带来美妙声音的人工耳蜗——王正敏院士及其团队20年研究记

经一段时间准备,本刊从本期起推出"走近科学"这个新栏目,本期介绍的是国内最早从事人工耳蜗研究的医学科学家王正敏院士及其团队历20年时间,在人工耳蜗基础研究、研制和临床应用上取得的成就。这项新近获得2010年上海科技进步一等奖的工作对许多关心这个领域的读者或许并不陌生,媒体上也已做过很多报道,而从这项成果的本源出发,从听觉的奥秘、耳聋的原因、耳蜗的构造、人工耳蜗的原理、术后培训等多个层面细细道来,在更多的细节、过程描述中让人理解和体会一项重大科技成果的社会价值,是这篇报道的特色所在,也是我们这个栏目希望确立的风格。对国家重点支持的科研成果在取得预期的结果后及时地向纳税人作普及介绍已是国际上通行的做法,我们国家前些年发布的《科普法》也对此有明文规定,国内一些城市也在这方面行动起来,如上海市人大近期已就此做了立法规范。本刊推出的这个栏目正是顺应了这种科研成果科普化的趋势和要求,这也是本刊今年全面改版后的一个重要调整。编辑部希望这个初创的栏目能得到科技界、政府部门的关注,更希望得到广大读者的认可和批评。科普很重要,但真正能达到科普化的目标其实很难,这里面有自其自身的规律,我们创办这个栏目也是一种探索和实践。总之,我们将兢兢业业经营好这个栏目,在努力工作中体现我们的价值。同时,对上海市科学技术奖励管理办公室就该栏目的推出所给予的大力支持表示感谢。     

以项目教学为载体提高康复治疗技术专业实践教学质量

以项目教学为载体构建新的实践教学体系,该体系可使康复治疗技术专业实训课程内容综合化、模块化,突出应用性和实践性,整个教学过程中能充分发挥学生的主体作用和教师的主导作用,培养学生独立与协调工作的能力,锻炼学生掌握工作思路与方法,训练学生的专业和职业技能,提升学生的综合素质,较为全面地训练了学生的工作能力,使教学的质量和效益得到更大幅度的提高,是一种可借鉴推广的实践教学体系。     

人机末端交互运动中轨迹跟随控制算法

为了解决上肢康复机器人的灵活性低、体积笨重和康复效果差等问题，提出了使用协作机器人UR10作为一种新的康复辅助工具的控制算法。通过建立UR10的运动学模型和患者手臂运动学模型，确定患者手臂与UR10协作机器人末端交互运动的灵巧空间，获得机器人与患者合理的相对安放位置。在患者上肢手掌心能够到达的运动空间中，选定两条距离长度最远的空间轨迹，利用Robotics Toolbox对机器人末端沿代表性轨迹进行仿真，验证轨迹跟随控制的准确性。现场测试也验证了轨迹跟随和灵巧空间的有效性。     

4自由度上肢康复外骨骼机器人设计与分析

针对现如今上肢康复外骨骼机器人外部结构以及运动问题，利用Solidworks设计出一种4自由度可穿戴上肢康复机器人，基于人体上肢生物力学结构，使其关节和链接与人体的关节和链接相互对应，根据此基础设计出人体上肢运动学模型，使用D-H法分析了外骨骼机构的运动学关系，得到坐标转换矩阵，通过Matlab机器人工具箱进行运动学分析以及工作空间仿真模拟，进一步验证了运动学分析的可性。