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题目:康复机器人体况检测关键技术研究

关键词:康复机器人,传感器,状态检测,运动分析

  摘要



随着各类骨关节损伤,脊髓损伤,脑中风患者的增多,辅助病人康复的理疗师人数远远不能满足日益增多的患者的需求,导致很多病人不能及时康复造成更严重的后遗症,在此背景下,康复机器人应运而生。康复机器人主要由符合人体工学的机械结构,灵活的控制系统构成,用来辅助病人行走或者对其它身体部位进行康复,通过不断的重复运动,带动患者康复防止废用综合症的发生,具有广泛的发展前景。

本文主要研究了下肢外骨骼康复机器人用于人体下肢康复过程中的关键技术。通过前期阅读各类文献了解下肢康复过程中需要测量哪些关键信息,本论文主要测量足底力、加速度及腰部加速度信息。设计合理的信号采集电路来测量这些信息,从而探索出康复机器人用于体况检测过程中这些关键信息的作用。

本文首先对传感器选型,传感器的位置选择进行了详细的讨论,这是之后进行各项实验,保证实验可靠性的基础。其次,从功能性和低功耗两方面考虑,采用基于MSP430单片机对体况检测系统的硬件进行设计。再次,本文结合硬件特点设计出了上位机控制软件,并且编写了后台数据库系统,用来存储各种传感器采集到的信息。然后本文针对这套康复机器人体况检测系统做了一系列实验,包括基于加速度传感器和压力传感器的行走相位检测,基于加速度传感器的行走速度及行走位移估计,基于惯性传感器的行走对称性分析等。实验表明在康复机器人体况检测系统中人体足底压力及加速度信息,以及行走时腰部的信息对于判断人体的运动状态以及判断康复状态来说至关重要。

本文研究了康复机器人在人体体况检测中的关键技术,实现了行走过程中足底压力加速度以及腰部加速度信息的采集。通过实验证明,所设计的系统能很好的检测行走状态与运动参数计算。