肢外骨骼康复机器人的机械设计与运动控制.ppt

Content 下肢外骨骼康复机器人的 机械设计与运动控制 作者姓名：李宏伟 学科专业：控制工程 指导教师：刘敬猛 培养院系：自动化科学与电气工程学院 Significance 心脑血管损伤、脊髓损伤 以及骨关节疾病能够导致 患者 下肢行走障碍 对此类失去正常行走能力 的患者，最常用也是最有 效的治疗手段是引导患者 重复行走动作 通常的康复过程是 依靠医 疗人员 重复扳动病人下肢 完成康复训练 Significance 康复训练过程对 医护人员 的负担较重 由于我国社会正逐渐步入 老龄化阶段，患者数量增 长迅速，医护 人员数量相 对短缺 医护人员的经验和态度会 直接影响医疗效果，因此 康复 程度很难把握 Significance 所以需要在医疗过程中 引 入设备 来改善这些问题 传统的康复设备结构简单， 被动引导患者，对下肢动 作的规范 不到位 。 具有 主动驱动能力 的康复 器械能够让医务人员对康 复过程进行把握，引导和 规范运动轨迹，解决上述 问题 Status quo 当前，外骨骼的开发是国 内外机器人控制领域的 热 门 各种外骨骼中， 一类 是用 于健康人体能和耐力的增 强， 另一类 就是针对下肢 行走障碍患者的康复而开 发的 国内外比较具有代表性的 外骨骼有 20余种 Lokomat 瑞士苏黎世联邦工 业大学 2001 eLEG 加州大学伯克利分 校 2010 Status quo 国外发展较早，控制理论 成熟 国内对这类智能康复器械 的认识相对较晚，目前尚 未出现一套完善的设备 因此，开发出一套可靠的 下肢康复外骨骼不仅具有 一定的经济意义，也能有 效促进国内 仿生控制领域 的发展 ALEX 特拉华大学 2010 REX 新西兰 Rex Bionics 2010 Goal 主要： 1.设计出拥有膝、踝关节的下肢外骨骼康复机器人单 腿样机，该样机具有驱动元件、控制电路以及传感器 元件，可在腿部固定，尺寸外形可调节。 次要： 2.开发初步的控制算法，驱动下肢外骨骼，达到适应 和引导人体下肢运动的目的，并允许在此基础上进行 的升级和改进。 Schedule Innovation 在结构上加入更多 可供调节 的细节； 引入主被动 运动模式切换 的结构； 引入 柔性结构 。