柔性传动穿戴式肘关节康复训练器设计开题报告

1. 研究目的与意义

肘关节手术或损伤后需要康复训练防止关节僵硬化，康复过程中如果得不到及时的适度的康复训练，容易使本可以活动的关节逐步发生软组织粘连、肌肉萎缩，组织钙化。

缺乏系统医学知识和规范培训的患者做到标准有效且有科学依据的康复锻炼非常困难，是医护人员在指导患者康复训练过程中的难题。

康复医师对患者进行训练，肘关节弯曲幅度过大会造成组织损伤，弯曲幅度过小达不到康复锻炼的作用。

2. 课题关键问题和重难点

主要研究工作包括，

1）易于病人穿戴的符合人体工程学要求的仿生结构单自由度肘关节训练器的构型及结构；

2）康复训练器的套索传动机构设计、分析及计算；

3. 国内外研究现状（文献综述）

在这项工作中，我们提出了低调的第一步 和可穿戴的多自由度肩部外套。通过这项工作， 我们试图解决运动感测的挑战 指复杂的关节，比如肩部 共同表现。的新型腱路由架构我们提出的框架从肩部和本体感觉的肌肉协同作用中获得灵感。MoCap实验 被用来验证我们的腱路由的性能 从传感器数据构建和训练基于人工神经网络映射 到联合角(南→ q)。经过训练的人工神经网络的输入来自 这四个传感器的RMSE达到了5.43， 和3.65♀在估计方位角和仰角关节角度时， 分别是。 这里展示的原型证明了我们的可行性 提议的受生物启发的腱路由架构。基于此 工作，我们相信腱路由架构可以 扩展到其他多自由度关节(如髋关节、腕关节和 脚踝)，还连接到外套的致动框架。这 这套服装是根据生理学和 形态学的一个主题，并将扩展到多个 主题。我们打算研究一些方法，如一次/几次发射 学习和迁移学习，以推广学习到的映射 从一个主题到另一个主题，并减少培训时间。我们是 还研究了具有非线性(摩擦、滞后、蠕变)估计解决方案的替代绘图方法，例如 作为LSTMs和滞后rnn来提高感测精度。 改进的非线性估计方法将进一步允许 美国取代目前较重的工业级串罐 具有较轻的非线性织物、弹性体或其他软传感 技术。提出的感测框架(类似于 本体感觉)能够提供粗大运动控制 并且，在未来，将与基于视觉的传感相结合 促进鲁棒精细运动控制和遥控操作的模态。 将来，我们还打算将这一概念扩展到感官 肩部内/外旋转和其他多自由度关节。

4. 研究方案

1.设计方案

为了评估我们的原型，进行了以下实验 获取地面真实数据的设备。实验 在帝国理工学院研究伦理委员会提供的伦理批准下进行，参考编号 18ic4816。我们使用了一个有10个vero 2.2摄像机的实验室，一个vue视频 摄像机、一个锁实验室和来自维康(vicon， 英国牛津)进行我们的实验。主题是 戴上原型、反光标记和电子设备 被附上了。对于mocap实验，传感器是 直接连接到维康锁实验室，同步 获取外部模拟信号数据的设备。锁实验室 从1200 hz的传感器和摄像机获取数据 在120赫兹。校准实验在上进行 根据传感器电压估算位移的串联电位计。

5. 工作计划

收集资料，设计出整体结构及构型，需满足人体工程学，易于穿戴的要求 ，就其中的套索机构进行结构设计以满足要求，在运动，受力情况进行分析，以保障能够正常工作。

选择电机的型号，确定电机运动的控制方式

实现实现计算机控制的主被动多种康复训练模式和参数的关节运动控制