基于外骨骼的上肢康復(fù)機(jī)器人設(shè)計(jì)與研究的開題報(bào)告

基于外骨骼的上肢康復(fù)機(jī)器人設(shè)計(jì)與研究的開題報(bào)告一、研究背景近年來，基于外骨骼的上肢康復(fù)機(jī)器人得到了廣泛的關(guān)注和發(fā)展。上肢康復(fù)機(jī)器人是一種新型的康復(fù)設(shè)備，可以幫助肢體失能或功能障礙的患者進(jìn)行康復(fù)訓(xùn)練，提高肢體的運(yùn)動(dòng)能力和生活自理能力。目前，國內(nèi)外的研究主要集中在智能化、輕便化、個(gè)性化等方面的研究。在外骨骼機(jī)器人康復(fù)領(lǐng)域中，根據(jù)其設(shè)計(jì)形式可以分為基于剛性骨架和柔性骨架兩種類型。基于剛性骨架的外骨骼具有結(jié)構(gòu)簡單、精度高、力矩大等優(yōu)點(diǎn)，但缺點(diǎn)是易造成對(duì)關(guān)節(jié)的剛性束縛，使自主運(yùn)動(dòng)受限制；基于柔性骨架的外骨骼具有柔性、輕便、適用性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，但缺點(diǎn)是制造難度較大，需要高度精密設(shè)計(jì)。目前，國內(nèi)外的上肢康復(fù)機(jī)器人設(shè)計(jì)方案多為基于剛性骨架的設(shè)計(jì)，而基于柔性骨架的設(shè)計(jì)仍處于初期探索階段。因此，本課題選取基于柔性骨架的設(shè)計(jì)方案，旨在提高上肢康復(fù)機(jī)器人的柔性、輕便性，并減少對(duì)肢體運(yùn)動(dòng)的束縛。二、研究內(nèi)容1、基于外骨骼的上肢康復(fù)機(jī)器人的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和工作原理的研究。2、外骨骼機(jī)器人的機(jī)械控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，包括傳動(dòng)系統(tǒng)、力矩控制系統(tǒng)等。3、機(jī)器人的智能化控制系統(tǒng)的研究，包括運(yùn)動(dòng)規(guī)劃、力矩控制、位置傳感器等。4、機(jī)器人的反饋控制系統(tǒng)的研究，包括生物力學(xué)建模、運(yùn)動(dòng)分析、運(yùn)動(dòng)學(xué)參數(shù)估計(jì)等。5、機(jī)器人的系統(tǒng)測試和性能評(píng)估，通過康復(fù)訓(xùn)練實(shí)驗(yàn)等方式對(duì)機(jī)器人進(jìn)行測試，評(píng)估其康復(fù)效果和適用性。三、研究意義1、推動(dòng)上肢康復(fù)機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展，提高肢體康復(fù)效果和生活質(zhì)量。2、提高我國在上肢康復(fù)機(jī)器人領(lǐng)域的技術(shù)實(shí)力，提高我國的科技創(chuàng)新水平。3、為其他康復(fù)機(jī)器人的研發(fā)提供借鑒和啟示。四、研究難點(diǎn)1、基于柔性骨架的外骨骼機(jī)器人設(shè)計(jì)方案的確定和優(yōu)化。2、系統(tǒng)的機(jī)械剛度和柔性之間的平衡，使機(jī)器人不僅具有足夠的力矩，而且還具有一定的柔性和自適應(yīng)性。3、機(jī)器人的智能化控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，保證機(jī)器人的自適應(yīng)性和穩(wěn)定性。4、機(jī)器人的輸送系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，保證機(jī)器人可以將信息傳遞到上肢肌肉并獲得足夠的反饋數(shù)據(jù)。五、研究方法1、理論分析方法：通過理論分析得到機(jī)器人的最優(yōu)設(shè)計(jì)參數(shù)。2、仿真分析方法：通過建立機(jī)器人的建模系統(tǒng)，進(jìn)行各種仿真分析。3、實(shí)驗(yàn)方法：通過設(shè)計(jì)合適的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行機(jī)器人性能測試和參數(shù)優(yōu)化。六、研究進(jìn)度計(jì)劃1、前期調(diào)研和文獻(xiàn)綜述，了解外骨骼康復(fù)機(jī)器人的發(fā)展動(dòng)態(tài)和研究現(xiàn)狀。時(shí)間：3周。2、外骨骼機(jī)器人的設(shè)計(jì)和建模，包括機(jī)械結(jié)構(gòu)和控制系統(tǒng)。時(shí)間：6周。3、機(jī)器人的仿真分析和參數(shù)優(yōu)化，對(duì)機(jī)器人進(jìn)行各方面的性能測試。時(shí)間：6周。4、機(jī)器人的實(shí)驗(yàn)測試和性能評(píng)估，提取相關(guān)數(shù)據(jù)并進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。時(shí)間：4周。5、論文撰寫和論文答辯。時(shí)間：3周。七、參考文獻(xiàn)1、李建中,李志偉,陳婧,等.外骨骼助力下上肢運(yùn)動(dòng)康復(fù)機(jī)器人設(shè)計(jì)[J].機(jī)器人,2019(1):83-88.2、ChenX,LiM,WangW,etal.ACable-DrivenUpperLimbExoskeletonWithKinematicandForceFeedback[J].IEEETransactionsonNeuralSystemsandRehabilitationEngineering,2018,26(2):454-464.3、楊春江,顧玉紅,孫軍,等.基于柔性骨架的上肢康復(fù)機(jī)器人研究[J].機(jī)器人,2019(5):51-57.4、YangY,LvZ,ZhouY,etal.ExtendedKalmanfilter-basedkinematicparameterestimationofaportableupper-limbexoskeletonforneurorehabilitationand