基于运动想象的手部机器人辅助训练对脑卒中患者上肢运动功能的疗效

目的观察基于运动想象的手部机器人辅助训练对脑卒中患者手功能及上肢运动功能的影响。方法 2016年11月至2018年5月,脑卒中后手功能障碍患者55例,随机分为对照组(n=25)和观察组(n=30),对照组采用常规手功能活动,观察组采用手部机器人辅助训练,共4周。于治疗前(t0)、治疗1周(t1)、治疗后即刻(t2)、治疗后2个月(t3)采用简式Fugl-Meyer评定量表上肢部分(FMA-UE)、Wolf上肢运动功能评价量表(WMFT)和改良Barthel指数(MBI)进行评定。结果 t1时,观察组WMFT评分较t0改善(P <0.05),两组间无显著性差异(Z=-0.901, P> 0.05)。t2、t3时,两组FMA-UE评分、MBI评分和WMFT评分均较t0时改善(P <0.05),观察组FMA-UE评分和MBI评分优于对照组(Z>-2.073, t> 2.034, P <0.05)。结论基于运动想象的手部机器人辅助训练比常规手训练更有效。

手部康复机器人的研究现状

介绍了国内外不同结构、不同驱动方式以及不同训练模式的手部康复机器人的研究现状及优缺点,分析了现有手部康复机器人存在的不足,指出了刚性和柔性可穿戴相结合、采用新型智能驱动方式和多种康复训练模式是未来手部康复机器人的发展趋势。

手部外骨骼机器人联合Bobath训练在脑卒中偏瘫患者手功能康复治疗中的应用效果观察

目的:观察手部外骨骼机器人联合Bobath训练在脑卒中偏瘫(HAS)患者手功能康复治疗中的应用效果。方法:选取有手功能障碍的HAS患者120例,随机分为Bobath组、机器人组、联合组3组,每组40例。3组患者均实施常规康复治疗,在此基础上,Bobath组增加Bobath训练,机器人组增加手部外骨骼机器人训练,联合组增加Bobath训练联合手部外骨骼机器人训练,均干预4周。比较3组手功能、上肢运动功能、日常生活能力及相应脑皮质区的激活情况。结果:干预2周后,3组Carroll手功能评定量表(UEFT)、Fugl-Meyer评定量表上肢部分(FMA-UL)及Bathel指数(BI)评分均较治疗前增加(均P<0.01),联合组的上述3项评分均高于Bobath组、机器人组(均P<0.05),机器人组的3项评分均高于Bobath组(均P<0.05);干预4周后,3组的3项评分高于干预2周后(均P<0.01),联合组的3项评分均高于Bobath组、机器人组(均P<0.05),机器人组的3项评分均高于Bobath组(均P<0.05),3组中央前回、辅助运动区、顶叶、枕叶和基底节激活率均高于干预前(均P<0.05),其中联合组除枕叶和基底节以外的其它脑区激活率均高于Bobath组、机器人组(均P<0.01)。结论:对HAS患者开展手部外骨骼机器人联合Bobath训练,可有效激活功能脑区,改善手功能,增强患者的日常活动能力。

醒脑开窍针法联合脑机接口手部康复机器人治疗中风后手功能障碍的临床观察

目的:观察醒脑开窍针法联合脑机接口手部康复机器人治疗中风后手功能障碍的临床疗效。方法:将符合纳入标准的中风后手功能障碍患者90例随机分为对照组(45例)及治疗组(45例)。其中对照组行康复科常规针刺、常规手功能康复训练、常规偏瘫肢体康复治疗、内科常规药物治疗,治疗组在对照组常规治疗基础上,将常规针刺治疗替换为上肢醒脑开窍针法治疗,再加用脑机接口手部康复机器人训练,所有训练每日1次,每周治疗6次,共治疗4周。在治疗前、治疗第14天及治疗第28天,对每例患者进行Wolf运动功能评价量表(Wolf motor function test,WMFT)和上肢动作研究量表(Action research arm test,ARAT)评定。结果:与治疗前相比,对照组及治疗组WMFT及ARAT评分均升高(P<0.05),与对照组相比,治疗组两项评分提高更为明显(P<0.01),且随着治疗时间增长,各项评分提高更为显著(P<0.05)。结论:醒脑开窍针法联合脑机接口手部康复机器人训练可有效改善中风后手功能障碍。

一种工业机器人手部的设计

机器人手部是安装于机器人手臂末端,直接作用于工作对象的装置,其手部的结构、重量、尺寸对于机器人整体的运动学和动力学性能有直接、显著的影响,因此手部设计是机器人设计中的一个重要环节。本文进行了一种手部在V型指上增加平面指的设计,能扩大夹持范围,避免因频繁更换手部而影响工作效率;在传动机构上运用连杆平行机构,提高了整个手部的刚性,使爪钳开合不同时夹紧力保持不变,同时手爪运动始终保持平行,保证定心误差为零;通过建立手指库实现机器人的一机多能,减少了设计和制造误差,进而降低成本。

一种新型工业机器人手部的设计与分析

设计了一种手部将连杆平行机构巧妙运用在V型指上增加平面指,扩大夹持范围,避免因频繁更换手部而影响工作效率。列出手部动力学方程使手部位姿得到满足,通过建立手指库与夹持器库从而实现机器人的一机多能。

手部功能康复机器人结构创新设计

为了解决手部功能康复机器人不能针对不同人群进行手指结构尺寸调节的实际问题,满足患者在使用过程中的差异化。以现有的机械传动结构及康复理论为基础,通过对现有的手部功能康复机器人进行分类研究、分析现有的动力传动机构及对手部功能康复机器人的设计原则进行提炼分析,总结现有手部功能康复机器人的缺点。运用人机工程学、相关设计原则以及持续性被动运动理论对其进行优化,设计一款可以调节指节机构尺寸并符合患者佩戴舒适性的手部功能康复机器人。该手部康复机器人可以帮助脑卒中手部康复患者以及手部受外伤的患者进行有效的康复治疗。

脑卒中患者手部康复机器人的设计及其运动轨迹分析

设计一种新型手部康复机器人,基于该结构提出一种基于运动捕捉设备的轨迹设计方法。设计两种模式运动轨迹,通过运动学仿真和理论计算验证。运动学仿真结果表明:运动轨迹和机械结构相匹配,电机输出平稳,关节角位移变化平缓。理论计算结果表明:设计的运动轨迹在手指指尖理论运动边界和机器人执行机构末端理论运动边界范围内。运动学仿真与理论计算结果表明本工作设计的新型手部康复机器人结构与基于运动捕捉设备的轨迹设计方法合理。

基于蓝牙的手部外骨骼体感同步控制设计

现如今,中国人均寿命普遍增长,老年人群体逐渐扩大,2021年已增长到2.1亿。快速老龄化容易导致更多人群出现脑部疾病或关节老化,而对上肢康复服务的需求不断增大。目前,主要的治疗方法如:服用神经营养药,针灸按摩等,能在一定程度上缓解症状,但想要完全恢复还需要加强肌肉的主动和被动活动,促进肌肉抗力,拉力和压应力的恢复。这就需要通过康复训练来完成。为解决上述问题,本项目基于Arduino系统设计构建了一种基于蓝牙的外骨骼手控制系统,可以通过蓝牙HC-05来连接外骨骼手,从而完成腕部旋转,手指运动,抓取物体等生活常用功能。并增加体感遥控设计,通过手的动作直接控制外骨骼手,增加患者主动康复训练的意愿。通过蒙特卡洛法在Matlab中对该外骨骼收进行空间上的仿真,验证了本设计能有效地辅助康复患者的手指运动,能够完成日常生活用品的抓取。通过理论推导与体感手部外骨骼实验数据表明该控制系统设计合理,能够在后续该机械手的临床实验中,提高康复患者的训练质量,在手康复训练中起到积极的作用。

FMS中机器人作业任务的描述与运动轨迹规划

本文采用齐次变换描述机器人结构化作业,将作业结构中独立的位置分量分离出来並通过适当改变这些分量完成不同的作业。此外、本文介绍了机器人点点运动轨迹规划和提出一种新的连续运动轨迹规划的算法、该算法减少了连续轨迹规划的运算量、便于处理机器人出现退化的问题、适于实时控制。轨迹规划的结果采用三维图形仿真验证。

手型识别的手功能康复动作快速规划研究

目的:解决现有手部康复机器人柔顺性、安全性不足和对手势信息采集困难等问题,研发基于视觉的方法进行手型识别,并借助识别结果来用于手部康复训练。方法:本文基于MediaPipe模型来进行手部关键点跟踪和手势识别;在康复手套结构上选择了柔性穿戴式。通过计算机视觉的方法得到手势信息,将信息通过串口传递给单片机,由单片机控制气阀的通断,以此来控制康复手套的运动。结果:基于MediaPipe的静态手势识别实验准确率可以达到93.71%,并且通过手势识别和康复训练实验可以得出基于计算机视觉的手势识别方法性能稳定,康复训练手套能够根据识别出来的手势信息做出相应的动作,对患手进行康复训练。结论:基于视觉示教的手部康复训练机器人可以实现手部康复训练,视觉示教降低了成本,增加了便携性;柔性穿戴式手套增加了安全性和柔顺性。