手指康復(fù)器機構(gòu)設(shè)計及控制系統(tǒng)研究
發(fā)布時間：2020-12-05 02:06
手的運動功能是人類得以正常便利生活、學(xué)習和工作的基本保障。偏癱患者及各種外力引起的手外傷是造成人手運動功能障礙甚至喪失的兩個重要原因�？祻�(fù)器材主要用于患者的輔助性康復(fù)治療,根據(jù)連續(xù)被動活動理論,患者可以在盡可能短的時間內(nèi)恢復(fù)健康�？v觀現(xiàn)有的手指康復(fù)器材,大多數(shù)要么運動形式單一,要么只有被動訓(xùn)練模式,因此患者不能得到全面有效的康復(fù)治療。本課題提出了一種創(chuàng)新型手指康復(fù)器材,具有機械結(jié)構(gòu)簡單、訓(xùn)練模式多樣化、性價比高等特點。首先,分析了手指的生物學(xué)尺寸、運動特點以及運動的自由度,將其作為手指康復(fù)器設(shè)計的理論依據(jù);基于手指的運動特點將自由度合理簡化,設(shè)計出了以帶傳動為主的機械結(jié)構(gòu);利用ANSYS Workbench對機構(gòu)關(guān)鍵零部件進行有限元分析接著優(yōu)化機構(gòu)尺寸和外形。其次,對手指康復(fù)器進行運動學(xué)以及動力學(xué)分析,規(guī)劃四指的運動軌跡,將其作為電機驅(qū)動器的控制設(shè)計要求,建立人機結(jié)合運動模型以及對其進行運動學(xué)分析,評估了不同手指長度患者的康復(fù)訓(xùn)練效果。最后,介紹整個機構(gòu)的控制系統(tǒng),并設(shè)計控制算法利用MATLAB對電機控制算法仿真,驗證了下位機程序的有效性;針對康復(fù)器主動訓(xùn)練控制算法提出一種基于自抗擾控...
【文章來源】：燕山大學(xué)河北省
【文章頁數(shù)】：83 頁
【學(xué)位級別】：碩士
【部分圖文】：
美國的 Cybergrasp 康復(fù)機械手
圖 1-1 美國的 Cybergrasp 康復(fù)機械手 圖 1-2 美國的 Dextrous Hand Master(3) 意大利研發(fā)的智能康復(fù)機器手(Gloreha)Gloreha 是第一臺針對早期手部康復(fù)訓(xùn)練的智能康復(fù)機器手，通過驅(qū)動患者的手端進行康復(fù)訓(xùn)練治療，這款智能康復(fù)機器手可完成全范圍手指屈曲-伸展練習穿戴輕柔舒適，在康復(fù)訓(xùn)練過程中，患者手部可達到無負重感，手掌可以自由完成 12 種同等精細動作，也可以進行實物操作訓(xùn)練。在康復(fù)訓(xùn)練的同時通過動導(dǎo)，即患者手部的運動與動畫中手部的運動同步加以音頻等多元素的綜合刺激圖 1-3)，能夠?qū)颊呱窠?jīng)認知功能的恢復(fù)起到促進作用，大大縮短了神經(jīng)康復(fù)和康復(fù)的治療周期[30]。(4) 法國 KINETEC 公司的 Maestra 型便攜式康復(fù)器法國 KINETEC 公司的康復(fù)器運動軌跡完全符合所訓(xùn)練部位的生理曲線，是一款、持續(xù)性、無疼痛范圍內(nèi)進行連續(xù)被動活動[31]，Maestra 能夠使一根手指的 3 個同步運動，并且通過拇指對指功能正確復(fù)合握拳的被動運動(如圖 1-4)， 運動軌配屈曲生理螺旋曲線[32]。
圖 1-1 美國的 Cybergrasp 康復(fù)機械手 圖 1-2 美國的 Dextrous Hand Master(3) 意大利研發(fā)的智能康復(fù)機器手(Gloreha)Gloreha 是第一臺針對早期手部康復(fù)訓(xùn)練的智能康復(fù)機器手，通過驅(qū)動患者的手端進行康復(fù)訓(xùn)練治療，這款智能康復(fù)機器手可完成全范圍手指屈曲-伸展練習穿戴輕柔舒適，在康復(fù)訓(xùn)練過程中，患者手部可達到無負重感，手掌可以自由完成 12 種同等精細動作，也可以進行實物操作訓(xùn)練。在康復(fù)訓(xùn)練的同時通過動導(dǎo)，即患者手部的運動與動畫中手部的運動同步加以音頻等多元素的綜合刺激圖 1-3)，能夠?qū)颊呱窠?jīng)認知功能的恢復(fù)起到促進作用，大大縮短了神經(jīng)康復(fù)和康復(fù)的治療周期[30]。(4) 法國 KINETEC 公司的 Maestra 型便攜式康復(fù)器法國 KINETEC 公司的康復(fù)器運動軌跡完全符合所訓(xùn)練部位的生理曲線，是一款、持續(xù)性、無疼痛范圍內(nèi)進行連續(xù)被動活動[31]，Maestra 能夠使一根手指的 3 個同步運動，并且通過拇指對指功能正確復(fù)合握拳的被動運動(如圖 1-4)， 運動軌配屈曲生理螺旋曲線[32]。
本文編號：2898667
【文章來源】：燕山大學(xué)河北省
【文章頁數(shù)】：83 頁
【學(xué)位級別】：碩士
【部分圖文】：
美國的 Cybergrasp 康復(fù)機械手
圖 1-1 美國的 Cybergrasp 康復(fù)機械手 圖 1-2 美國的 Dextrous Hand Master(3) 意大利研發(fā)的智能康復(fù)機器手(Gloreha)Gloreha 是第一臺針對早期手部康復(fù)訓(xùn)練的智能康復(fù)機器手，通過驅(qū)動患者的手端進行康復(fù)訓(xùn)練治療，這款智能康復(fù)機器手可完成全范圍手指屈曲-伸展練習穿戴輕柔舒適，在康復(fù)訓(xùn)練過程中，患者手部可達到無負重感，手掌可以自由完成 12 種同等精細動作，也可以進行實物操作訓(xùn)練。在康復(fù)訓(xùn)練的同時通過動導(dǎo)，即患者手部的運動與動畫中手部的運動同步加以音頻等多元素的綜合刺激圖 1-3)，能夠?qū)颊呱窠?jīng)認知功能的恢復(fù)起到促進作用，大大縮短了神經(jīng)康復(fù)和康復(fù)的治療周期[30]。(4) 法國 KINETEC 公司的 Maestra 型便攜式康復(fù)器法國 KINETEC 公司的康復(fù)器運動軌跡完全符合所訓(xùn)練部位的生理曲線，是一款、持續(xù)性、無疼痛范圍內(nèi)進行連續(xù)被動活動[31]，Maestra 能夠使一根手指的 3 個同步運動，并且通過拇指對指功能正確復(fù)合握拳的被動運動(如圖 1-4)， 運動軌配屈曲生理螺旋曲線[32]。
圖 1-1 美國的 Cybergrasp 康復(fù)機械手 圖 1-2 美國的 Dextrous Hand Master(3) 意大利研發(fā)的智能康復(fù)機器手(Gloreha)Gloreha 是第一臺針對早期手部康復(fù)訓(xùn)練的智能康復(fù)機器手，通過驅(qū)動患者的手端進行康復(fù)訓(xùn)練治療，這款智能康復(fù)機器手可完成全范圍手指屈曲-伸展練習穿戴輕柔舒適，在康復(fù)訓(xùn)練過程中，患者手部可達到無負重感，手掌可以自由完成 12 種同等精細動作，也可以進行實物操作訓(xùn)練。在康復(fù)訓(xùn)練的同時通過動導(dǎo)，即患者手部的運動與動畫中手部的運動同步加以音頻等多元素的綜合刺激圖 1-3)，能夠?qū)颊呱窠?jīng)認知功能的恢復(fù)起到促進作用，大大縮短了神經(jīng)康復(fù)和康復(fù)的治療周期[30]。(4) 法國 KINETEC 公司的 Maestra 型便攜式康復(fù)器法國 KINETEC 公司的康復(fù)器運動軌跡完全符合所訓(xùn)練部位的生理曲線，是一款、持續(xù)性、無疼痛范圍內(nèi)進行連續(xù)被動活動[31]，Maestra 能夠使一根手指的 3 個同步運動，并且通過拇指對指功能正確復(fù)合握拳的被動運動(如圖 1-4)， 運動軌配屈曲生理螺旋曲線[32]。
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