虚拟现实在手臂外骨骼康复系统中的应用

为了改善患者肢体康复医疗的条件,使患者在虚拟环境中获得视觉、听觉和力觉反馈,提出一套利用虚拟现实和外骨骼技术进行手臂康复医疗的方案,详细地介绍了硬件和软件的设计思想和设计方法,包括:手臂外骨骼设计、虚拟环境平台开发、运动控制设计和康复病案数据库的建立。基于虚拟现实手臂外骨骼康复系统,将运动治疗和心理治疗有机地结合起来,为残疾患者提供一种有效的肢体功能医疗器械。

基于虚拟现实手臂外骨骼康复系统的研究

将虚拟现实和外骨骼技术引入到肢体的康复工程 ,根据康复医学的运动疗法和作业疗法 ,为上肢残疾患者研制出手臂外骨骼康复系统 ,实现了手臂的运动控制 ,并构建了虚拟环境仿真平台。借助于触觉感知接口的力反馈作用可以使患者感觉到手臂受到的作用力。提出手臂功能康复测评方法 ,并建立患者康复病案数据库。手臂外骨骼康复系统为患者提供有效的肢体功能恢复的工具。

手臂外骨骼控制的仿真研究

针对手臂外骨骼机器人,本文建立了手臂位置运动学方程的正解及逆解,并利用MATLAB软件中的Simulik和SimMechan-ics设计工具建立了系统的控制模型,进行了轨迹控制仿真研究;为实际的康复医疗及机构的控制提供了重要数据。

PID算法与电位计角度控制的手臂外骨骼

提出了一种基于PID控制的手臂外骨骼,采用Arduino Nano作为手臂外骨骼的主控,通过HX711压力传感器采集手臂上物体的重量,通过电位计采集手臂转动角度,使用具有欠压、过压、过热、短路等保护性功能的VNH2SP30电机驱动模块驱动大扭力电机。装置的承重材料和机械结构采用碳纤维材料3D打印而成,因此更加轻巧、容易佩戴。由于加入了PID算法控制及电位计角度控制,整个装置反应更迅速、控制更精准、安全性更高,能更好地满足手臂外骨骼工作的需要。

外骨骼机械手臂对脑梗死上肢功能恢复的作用

目的探讨外骨骼机械手臂对脑梗死后患者上肢功能恢复的临床效果。方法选取20例发病时间≤1个月的急性脑梗死患者作为研究对象,采用外骨骼机械手臂辅助患肢进行训练,在治疗前及治疗第4周末、随访3个月对所有患者采用Fugl-Meyer上肢功能评定量表(FMA-UE)、改良Ashworth肌张力评定量表(MAS)、手臂动作调查测试量表(ARAT)、功能独立性评定量表(FIM)、Barthel指数(BI)评定上肢功能恢复情况。结果治疗前、治疗第4周末和随访3个月MAS评分、ARAT评分比较差异均无统计学意义(P>0.05);治疗前、治疗第4周末和随访3个月FMA-UE评分分别为(31.3±15.0)、(48.9±13.9)、(57.7±13.2)分, FIM评分分别为(86.6±8.2)、(107.4±8.4)、(117.2±4.9)分, BI评分分别为(62.3±10.6)、(71.1±11.5)、(84.6±12.7)分;治疗第4周末和随访3个月FMA-UE评分、FIM评分及BI评分均高于治疗前,差异有统计学意义(P<0.05)。结论采用外骨骼机械手臂对脑梗死患者上肢功能进行训练,可以提高患者的运动功能和运动控制功能,可以改善患者日常生活能力。

美军研制“麦克法斯”手臂外骨骼

美国陆军正在研制一种简称为“麦克法斯”（MAXFAS）的新型手臂外骨骼，其全称为“轻武器稳定瞄准用移动式手臂外骨骼”，以帮助士兵在射击过程中保持持枪手臂的稳定。与常用的枪架不同，“麦克法斯”手臂外骨骼为武器瞄准的操作过程引入了更先进的技术。能够主动感知并消除极其微小的手臂抖动。