外骨骼康复机器人上肢结构设计开题报告(5)

(3)设计计算,力学性能、寿命实效等校核; (4)外骨骼康复机器人上肢三维造型; (5)外骨骼康复机器人上肢机构仿真; (6)绘制零件图、装配图


(3)设计计算,力学性能、寿命实效等校核;

(4)外骨骼康复机器人上肢三维造型;

(5)外骨骼康复机器人上肢机构仿真;

(6)绘制零件图、装配图;

(7)撰写说明书

5.课题关键与难点

上述所说明的外骨骼上肢康复机器人,不仅已经在国内外都取得了该领域的领先位置,而且其中有些已经能够在临床的康复治疗中大显身手,甚至能商品化,将产品投向市场了。但是,通过对这些机器人的分析,它们还是存在着一些问题。

5.1结构设计上的难点

现在所用有的康复机器人大多数是将手指部分与上肢部分,两部分进行不同设计的。这样只是针对部分关节来进行康复训练,并有将整个上肢的训练要求纳入考虑的范围。而人体上比较精细的几个机构中,手就是其中一份子,神经与血管相互交错在微小的空间中,整个手都遍布着小型肌肉群,这样一来使得对手指损伤的治疗变得困难起来,对康复的要求会变高,而且治疗过程以及康复周期时间与之前比变长。在通常状况下,上肢偏瘫患者运动功能的恢复一般是从肩部开始,往往最后恢复的是手指。因此,在医学界,一些医院会将手指的运动功能恢复情况以作为上肢康复情况的标准。所以在上肢外骨骼机器人结构设计时需要考虑将上肢部分与手指部分加以结合。

5.2重量与安全性的考虑

通过上面列举的图片,我们可以看到,大多数机器人的构造比较庞大,便携性是不存在的,况且也不利于患者在家中自行进行康复训练,这样的话对与患者本身的康复也会多多少少起到一些负面作用。一些机器人则将执行机构和驱动机构分分开,这样的操作不仅会增大整个系统的体积,而且会降低整个机器人的集成度。除此之外,机器人本身结构复杂,就会导致机器人不具备轻便性这么一说,这样的话患者穿戴在身上还必须先要克服较大的机构重量,因此还会降低康复训练的安全性,得不偿失。

5.3脑电信号与肌电信号的结合

大多数的康复机器人并没有把人体的控制信号与生理信号进行有机的结合。而我们应该除了要采用表面肌电信号,还需要对患者脑电信号加以分析。因为中风主要是由于脑神经的受损,所以对脑电信号的分析能有助于对患者的康复情况的评估以及进行下一阶段更加高效的康复训练。此外采用脑电信号和表面肌电信号结合的办法还能指定出一套较为科学的康复评价体系。

5.4设计时的注意点

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。

另外,大多数的康复机器人没有将虚拟现实这一高新技术融入到系统中去,这样会降低病患在康复训练期间的趣味性,太过单一沉闷容易使患者产生心理疲劳,会降低其对于自身康复的积极性,从而影响康复的效果。