[01395462]手部外骨骼机器人生物力学建模与主动康复控制系统研究

项目来源于黑龙江省自然科学基金课题。传统的康复治疗通常依赖理疗师进行人工康复训练,但这种训练方式存在着强度高、效率低以及价格昂贵等不足。应用康复机器人进行中风或创伤患者的康复治疗,可显著降低人力与费用要求,提高康复效率。目前在国内外先进康复医疗机构,康复机器人逐渐成为标准装备。本项目成果不仅可以为患者提供康复效果好、安全性高的外骨骼康复设备,促进我国医疗康复机器人技术发展,而且对于类似外骨骼式康复机器人的控制策略和人机协同等共性问题的研究,具有重要的科学意义和学术价值。项目聚焦于解决外骨骼康复机器人机构适用性,人机交互,主动康复控制技术等难题。在创新性外骨骼结构设计、生物力学建模以及主动康复控制系统方面开展研究取得相关成果：1)基于弹性驱动关节的外骨骼康复机构设计,采用了鲍登线的传动方式实现力矩的远距离传输,并通过引入弹性驱动器增加机构运动柔顺性。2)人手-外骨骼人机混合系统生物力学建模技术,将外骨骼与手指耦合为控制对象,使得肌肉参数引入到控制器设计中。3)基于阻抗方法的主动康复控制策略研究,可根据输入的肌肉力信息辨识获取阻抗控制参数。4)为了验证所设计的康复机器人对实际患者的有效性,本研究进行了康复试验研究,即对于手部创伤患者进行公益性术后康复训练,康复训练一周即可恢复患手运动功能的80%左右,极大缩短患者的康复时间,获得患者和医生的广泛好评。本项目获得已授权发明专利3项,发表学术论文6篇,其中SCI检索5篇,EI检索1篇,2018年获省技术发明三等奖1项。