外骨骼康复机器人上肢结构设计开题报告

在设计机器人及其运动状态时,如果没有考虑机器人会对患者产生的力学影响,会使机器人在执行目标运动时极为容易地对患者的关节产生二次损伤,不利于患者的康复。


目  录

1.开题依据1

2.文献综述2

3.方案论证4

3.1方案选择4

3.1.1方案一6

3.1.2方案二7

3.2方案确定8

4.毕业设计内容9

5.课题关键与难点  9

 5.1结构上的设计难点9

 5.2重量与安全性的考虑 10

 5.3脑电信号与肌电信号的结合   10

 5.4设计时的注意点 10

6.工作进度安排   11

7.参考资料   11

1.开题依据

上肢的神经损伤往往会给病人带去很多痛苦,尤其是臂丛神经的损伤,会在极大程度上影响病人的日常生活以及工作,还会对社会造成影响,家庭的开支也会增加。因此,对病患进行积极的治疗和尽早尽快的康复就变得极其重要。

但是从一方面来说,重手术、轻康复的这一医疗观点导致的最终效果不佳是十分普遍的现象;而另一方面,病人倾向于依赖医生的治疗(例如手术、药物等),他们会认为一切取决于医师技术的好与坏。然而由于缺乏手术前、后正确的功能锻炼以及对康复的重视,那么即使最好的手术也未必能起到最好的效果,所以,手术与康复的结合才是伤后肢体功能恢复的重要保证。

那么问题来了,仅仅依赖康复医师对病患进行传统的一对一康复治疗和主观上的临床经验对康复程度进行评估的方法,就会存在着医师工作强度巨大、效率低下、过度依赖经验、病人被动接受治疗、参与治疗的主动性不足等等问题,这样就会大大限制如何提高康复水平。另外,各种高强度、重体力的体力任务也会严重地威胁着人们的健康。基于人机智能,结合康复技术、肌电信号处理技巧与机器人技术的可穿戴式外骨骼机器人,给予了优化脑血管病患的康复治疗以及改善高强度重体力劳动现状一个极佳的契机。它不仅仅能降低医师的工作强度,改善康复成效,还可以显著提高重体力劳动者的健康指标,尽可能减少事故,在工业、交通运输、医疗行业及服务业等领域被极为看好。

在PC平台上发行的游戏《使命召唤:高级战争》设定中,在未来的2054年,玩家扮演的是一名身处战争世界的特种部队士兵,接受着高强度的训练以及拥有最强健的外骨骼能力。游戏中有一种“外骨骼盔甲”的设定,这款盔甲可以使玩家运用各种不同的能力,有类似盾牌,超频加速,刺激回血,隐形,悬浮等等。这种强大的外骨骼系统,可以让每一个玩家在各方面变得更加优秀,同时也更具杀伤力。

虽说是游戏的虚拟世界,2054年也似乎还很远,但是外骨骼机器人的商用化就已经在我们身边了。在2017年3月17日,上海国际贵都大酒店,傅里叶智能推出了一款康复机器人Fourier X1。这家公司的理念就是,近视眼要是戴上一副眼镜,就能和正常人一样看清楚东西,而无法正常走路的残疾人,如果穿上一套外骨骼机器人,就能像寻常老百姓一样迈开步子走路,所以这种康复机器人也可以成为一些残障人士的“器官”。据介绍,这款外骨骼机器人主要面向瘫痪和偏瘫患者,为其提供康复帮助。

2.文献综述

整个康复机器人技术在国际上是一个比较前沿的技术,但是它的开发速度极为惊人。对于它的研究在20世纪60、70年代就已经开始,可是由于当时的机器人以及康复领域的理论、技巧都不是很成熟,在前期的研究就没那么成功,所以真正意义上的开始是从20世纪80年代起步[1]。从90年代往后,康复机器人又正式进入到了一个全方面发展的过程。追溯一下康复机器人的历史进程,其历程可以大致分为三个阶段,分别是本地康复医疗训练机器人系统、远程康复医疗训练系统以及基于虚拟环境康复医疗训练机器人系统[2]。截止至目前,英国、美国、瑞士、加拿大还有日本等国在康复机器人领域翘楚。由于我国研究起步处于一个落后的位置,所以目前研究的成果成品还是比较少的[3]。