下肢康復(fù)機(jī)器人的控制與虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)研究.pdf

1、本文結(jié)合臨床康復(fù)療法的特點(diǎn)，針對(duì)實(shí)驗(yàn)室研發(fā)的下肢康復(fù)機(jī)器人設(shè)計(jì)開發(fā)了基于虛擬現(xiàn)實(shí)的下肢康復(fù)訓(xùn)練系統(tǒng)。該系統(tǒng)將傳統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)康復(fù)療法參數(shù)化和定量化，并結(jié)合虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)大大提高了康復(fù)訓(xùn)練的效率。
　　首先，本文對(duì)康復(fù)機(jī)器人進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)分析，求解出康復(fù)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)正反解和單腿的拉格朗日動(dòng)力學(xué)方程，根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)設(shè)計(jì)被動(dòng)訓(xùn)練和主動(dòng)訓(xùn)練的控制方案。被動(dòng)訓(xùn)練是康復(fù)機(jī)器人帶動(dòng)患者完成設(shè)計(jì)好的訓(xùn)練動(dòng)作，控制上主要是對(duì)機(jī)械腿末端進(jìn)行軌跡規(guī)劃，

2、本文提出五種被動(dòng)軌跡訓(xùn)練模式。主動(dòng)訓(xùn)練要根據(jù)患者的主動(dòng)意愿完成動(dòng)作，為了準(zhǔn)確獲取患者運(yùn)動(dòng)意圖，建立了人機(jī)結(jié)合的動(dòng)力學(xué)方程。本系統(tǒng)為給患者設(shè)計(jì)更科學(xué)的康復(fù)訓(xùn)練方案，提出基于層次分析法(Analytic Hierarchy Process，簡(jiǎn)稱AHP)的康復(fù)評(píng)價(jià)方法，該方法可以定量地對(duì)患者進(jìn)行康復(fù)評(píng)價(jià)，方便醫(yī)師對(duì)患者設(shè)定科學(xué)的訓(xùn)練方案。
　　然后，結(jié)合虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)設(shè)計(jì)出兩個(gè)虛擬現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景，配合康復(fù)機(jī)器人完成對(duì)患者的康復(fù)訓(xùn)練。基于虛擬現(xiàn)實(shí)

3、的下肢康復(fù)訓(xùn)練系統(tǒng)，一方面可以減少康復(fù)醫(yī)師的勞動(dòng)強(qiáng)度，另一方面可以提高患者訓(xùn)練過程中的主觀能動(dòng)性，提高康復(fù)效率。為了方便醫(yī)師集中管理患者訓(xùn)練情況，提出遠(yuǎn)程康復(fù)訓(xùn)練方案，醫(yī)師通過主機(jī)可以集中對(duì)多名患者進(jìn)行任務(wù)設(shè)定，并可以實(shí)時(shí)查看患者訓(xùn)練參數(shù)。
　　最后，通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證該訓(xùn)練系統(tǒng)的可行性。一方面要對(duì)規(guī)劃軌跡進(jìn)行驗(yàn)證，分析了規(guī)劃軌跡的合理性和機(jī)械腿運(yùn)行的平穩(wěn)性能。另一方面要對(duì)人機(jī)結(jié)合的主動(dòng)訓(xùn)練進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證主動(dòng)訓(xùn)練方案的正確性和合理性。還