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Consideration of the Self-Care Supporting Program Including Simple Exercise for Patients with Early Stages of Secondary Lower-Limb Lymphedema
1
作者 Chitose Arakawa Chiharu Akazawa Sayoko Teraguchi 《Health》 2021年第3期238-252,共15页
<strong>Aim: </strong>We devised a self-care supporting program targeting patients with early stages of secondary lower-limb lymphedema. The program incorporates “Simple exercises to replace lymphatic dra... <strong>Aim: </strong>We devised a self-care supporting program targeting patients with early stages of secondary lower-limb lymphedema. The program incorporates “Simple exercises to replace lymphatic drainage” based on lymphatic flow. The purpose of this study was to consider the feasibility of continuing this program. <strong>Methods:</strong> The participants were patients in the early stages of secondary lower-limb lymphedema after gynecological cancer surgery and lymphedema therapists with more than five years of experience. Patients continued self-care at home after being briefed on the program, and they were analyzed on their self-care continuity status one month later based on a self-administered questionnaire survey and self-care notes. We interviewed the lymphedema therapists about this program to discuss the feasibility of continuing it and obtain feedback. <strong>Results:</strong> The patients who participated in the study were six women who underwent surgery with lymph node dissection for gynecological cancer. The therapists were five nurses and one occupational therapist. The patient understood the importance of all items in the self-care. “Observation,” “Touching,” and “Skin care” were relatively easy to continue. “Lymph drainage” and “Exercise” were continued with “Simple exercises to replace lymphatic drainage”. “Other exercises” were able to continue by adding distance and time to daily activities. Furthermore, “Measurement” and “Recording” became a burden and were difficult to continue. Nonetheless, this program was generally approved by the lymphedema therapists. They also pointed out the content and format of the self-care notes as improvements. <strong>Conclusions: </strong>We found that the self-care supporting program that incorporated “Simple exercises to replace lymphatic drainage” might be feasible to continue self-care for patients with early stages of secondary lower-limb lymphedema. Furthermore, we found that we needed to improve the “Measurement” and “Recording” sections of this program. 展开更多
关键词 Secondary lower-limb Lymphedema Early Stages Self-Care supporting Program Lymphatic Drainage Exercises
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适应人体重心起伏的悬吊减重康复系统设计
2
作者 王创 陈文杰 +2 位作者 陈伟海 孙先涛 林岩 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第7期2322-2330,共9页
减重系统对下肢疾病患者的行走康复训练有重要影响。现有的下肢康复外骨骼减重装置大多只考虑如何减去患者体重的百分比,而忽略了患者身体重心的起伏。由于外骨骼的骨盆支架在竖直方向运动轨迹固定,患者步态的微小变化就会导致重心高度... 减重系统对下肢疾病患者的行走康复训练有重要影响。现有的下肢康复外骨骼减重装置大多只考虑如何减去患者体重的百分比,而忽略了患者身体重心的起伏。由于外骨骼的骨盆支架在竖直方向运动轨迹固定,患者步态的微小变化就会导致重心高度与骨盆支架运动轨迹不符,这一差异会作用到患者的骨盆位置,影响下肢关节的活动,并产生额外的风险。针对这一问题,提出通过采集足底压力来预测重心位置变化,并利用获得的重心轨迹解算出应施加的减重力方法,为患者训练提供安全有效的减重系统。所提方法的可行性已获仿真证实,并在研发的外骨骼减重系统上获得实际验证,模糊控制器跟踪重心轨迹的误差相比PID控制减少了21.2%,稳态误差维持在±1 mm范围内,髋膝关节的活动范围相比常规减重分别增加了14.36%和13.77%。 展开更多
关键词 下肢外骨骼 康复训练 悬吊减重 重心起伏 PID控制
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基于肌音信号的KPCAGASVM步态模式识别
3
作者 吴碧霞 管小荣 +1 位作者 李仲 史亦凡 《信息技术》 2024年第5期52-59,65,共9页
外骨骼机器人发展迅速,基于生理信号的运动意图识别在人机协同控制研究中得以重视。针对肌电信号易受肌肉疲劳影响和采集要求高的缺点,提出一种基于肌音信号的核主成分分析和改进支持向量机(KPCAGASVM)的模式识别方案,对平地行走、上楼... 外骨骼机器人发展迅速,基于生理信号的运动意图识别在人机协同控制研究中得以重视。针对肌电信号易受肌肉疲劳影响和采集要求高的缺点,提出一种基于肌音信号的核主成分分析和改进支持向量机(KPCAGASVM)的模式识别方案,对平地行走、上楼下楼和上坡下坡5种步态进行模式识别研究。基于遗传算法进行参数调优,其识别方案KPCAGASVM的识别准确率为97.33%,优于PCAGASVM和其他分类器。实验验证,基于肌音信号的KPCAGASVM为一种高效的步态运动识别方案。 展开更多
关键词 外骨骼 肌音信号 遗传算法 支持向量机 核主成分分析
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Adaptive Control of Lower-Limb Exoskeletons for Walking Assistance Based on Inter-Joint Coordination
4
作者 Chaoyang Li Lincong Luo +6 位作者 Zhi Liu Tianchi Chen Songxiang Liu Ye He Xiaoan Chen Lei Li Wei Tech Ang 《Journal of Bionic Engineering》 SCIE EI CSCD 2024年第4期1775-1787,共13页
Unilateral motor impairment can disrupt the coordination between the joints,impeding the patient’s normal gait.To assist such patients to walk normally and naturally,an adaptive control algorithm based on inter-joint... Unilateral motor impairment can disrupt the coordination between the joints,impeding the patient’s normal gait.To assist such patients to walk normally and naturally,an adaptive control algorithm based on inter-joint coordination was proposed in this work for lower-limb exoskeletons.The control strategy can generate the reference trajectory of the affected leg in real time based on a motion coordination model between the joints,and adopt an adaptive controller with virtual windows to track the reference trajectory.Long Short-Term Memory(LSTM)network was also adopted to establish the coordination model between the joints of both lower limbs,which was optimized by preprocessing angle information and adding gait phase information.In the adaptive controller,the virtual windows were symmetrically distributed around the reference trajectory,and its width was adjusted according to the gait phase of the auxiliary leg.In addition,the impedance parameters of the controller were updated online to match the motion capacity of the affected leg based on the spatiotemporal symmetry factors between the bilateral gaits.The LSTM coordination model demonstrated good accuracy and generality in the gait database of seven individuals,with an average root mean square error of 3.5 and 4.1 for the hip and knee joint angle estimation,respectively.To further evaluate the control algorithm,four healthy subjects walked wearing the exoskeleton while additional weights were added around the ankle joint to simulate an asymmetric gait.From the experimental results,it was shown that the algorithm improved the gait symmetry of the subjects to a normal level while exhibiting great adaptability to different subjects. 展开更多
关键词 lower-limb exoskeleton Adaptive control Gait symmetry Inter-joint coordination Motion estimation
原文传递
外骨骼在卫勤保障领域中的应用现状及展望
5
作者 喻垚瑞 胡雪军 +4 位作者 吴坤鹏 潘景光 陈活良 任杰 蒋伟 《医疗卫生装备》 CAS 2024年第3期71-75,共5页
介绍了外骨骼在增强单兵战救能力、促进战救装备的集成运用、保护战场医疗人员、辅助伤病员康复训练等方面的应用现状,分析了外骨骼在卫勤保障领域应用中面临人机交互协调差、供电续航差、整体结构厚重、运动受限、成本较高等挑战,提出... 介绍了外骨骼在增强单兵战救能力、促进战救装备的集成运用、保护战场医疗人员、辅助伤病员康复训练等方面的应用现状,分析了外骨骼在卫勤保障领域应用中面临人机交互协调差、供电续航差、整体结构厚重、运动受限、成本较高等挑战,提出了加强技术研发、集成运用、交流合作、人员培训等建议,为外骨骼在我国卫勤保障领域的应用提供了参考。 展开更多
关键词 外骨骼 卫勤保障 战场救治
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基于人体工效学的采伐作业支撑式外骨骼设计
6
作者 杨宛萤 宁福耀 李博 《林业机械与木工设备》 2023年第11期34-38,共5页
为降低采伐作业中工人患下背痛等职业相关肌肉骨骼疾患(WMSDs)风险,设计了一种轻型、可穿戴的支撑式腰椎外骨骼装置。通过动作捕捉实验,总结出三种采伐作业中常用姿势,并对该常用作业姿势进行力学分析,基于理论分析结果设计了支撑式外... 为降低采伐作业中工人患下背痛等职业相关肌肉骨骼疾患(WMSDs)风险,设计了一种轻型、可穿戴的支撑式腰椎外骨骼装置。通过动作捕捉实验,总结出三种采伐作业中常用姿势,并对该常用作业姿势进行力学分析,基于理论分析结果设计了支撑式外骨骼装置。使用Ansys与Jack分别对外骨骼装置与穿戴后的作业行为进行仿真分析,以验证其可靠性。仿真计算结果表明,使用外骨骼装置时,腰椎的压力可以有效控制在1134 N以下,且外骨骼装置自身应力分布良好,表明该外骨骼装置在减轻腰部负荷方面具有较好的效果,可以有效降低林业工人患WMSDs的风险,为林业工作中外骨骼技术的应用提供了有力的支持和指导。 展开更多
关键词 支撑式外骨骼 肌肉骨骼疾患 ANSYS JACK 人类工效学
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基于粒子群优化支持向量机康复下肢外骨骼的脑电控制研究 被引量:4
7
作者 毕文龙 魏笑 +2 位作者 谭草 赵彦峻 刘文龙 《科学技术与工程》 北大核心 2023年第16期6952-6958,共7页
为解决失能人群自主移动的问题,脑机接口(brain computer interface,BCI)已广泛应用于外骨骼领域,但脑电(electroencephalogram,EEG)信号因信噪比低等原因导致识别率一直难以提高。为提高基于脑机接口下肢外骨骼的信号识别率,采用粒子... 为解决失能人群自主移动的问题,脑机接口(brain computer interface,BCI)已广泛应用于外骨骼领域,但脑电(electroencephalogram,EEG)信号因信噪比低等原因导致识别率一直难以提高。为提高基于脑机接口下肢外骨骼的信号识别率,采用粒子群优化支持向量机(particle swarm optimization-support vector machine,PSO-SVM)算法提高脑电信号识别率,取得了86.52%的脑电信号识别率。首先建立共空间模式(common spatial pattern,CSP)数学模型对脑电信号进行特征提取,随后建立基于粒子群优化的支持向量机分类模型,优化脑电信号分类关键参数,将最终的实验数据与传统的支持向量机分类方法比较,最后进行算法的验证及下肢外骨骼实验。实验结果表明:经过粒子群优化的支持向量机分类准确明显高于传统支持向量机分类。所提出粒子群优化支持向量机对脑电信号的特征识别方法可实现运动想象(motor imagery,MI)的精确识别,为脑机接口技术在康复外骨骼领域的应用提供理论基础和技术支持。 展开更多
关键词 运动想象(MI) 脑电信号(EEG) 支持向量机(SVM) 特征识别 下肢外骨骼
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基于改进麻雀搜索算法的外骨骼机器人步态检测 被引量:1
8
作者 王康康 桂宏凡 《电子器件》 CAS 北大核心 2023年第2期423-429,共7页
为提高对外骨骼机器人步态检测的准确性,提出了一种基于改进麻雀搜索算法(ISSA)优化支持向量机(SVM)的外骨骼机器人步态检测新方法,即在麻雀搜索算法(SSA)中引入正余弦算法和Levy飞行策略以提高算法的寻优性能,进而实现SVM参数的合理优... 为提高对外骨骼机器人步态检测的准确性,提出了一种基于改进麻雀搜索算法(ISSA)优化支持向量机(SVM)的外骨骼机器人步态检测新方法,即在麻雀搜索算法(SSA)中引入正余弦算法和Levy飞行策略以提高算法的寻优性能,进而实现SVM参数的合理优化,从而达到提升外骨骼机器人步态检测的准确性。4个典型测试函数的测试结果表明,ISSA算法在收敛精度、收敛速度和收敛稳定性上比其他几种方法更优;外骨骼机器人步态检测实例结果表明,基于ISSA-SVM的步态检测准确率得到了提升,可以实现外骨骼机器人步态的有效检测。 展开更多
关键词 麻雀搜索算法 支持向量机 外骨骼机器人 步态检测
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穿戴下肢支撑外骨骼时人体下肢生物力学仿真分析
9
作者 李俊龙 干静 宋芯 《机械》 2023年第12期66-73,共8页
随着工业外骨骼的广泛应用,外骨骼在辅助人体的同时也产生了负载,这种负载与外骨骼重量相关。为探究下肢支撑外骨骼重量对人体的影响,采用有限元方法对穿戴工业外骨骼且处于静态站姿状态下的人体进行生物力学仿真分析。基于POSER软件和... 随着工业外骨骼的广泛应用,外骨骼在辅助人体的同时也产生了负载,这种负载与外骨骼重量相关。为探究下肢支撑外骨骼重量对人体的影响,采用有限元方法对穿戴工业外骨骼且处于静态站姿状态下的人体进行生物力学仿真分析。基于POSER软件和人体解剖学数据建立包含人体皮肤、软组织、骨骼以及骨连结的人体下肢有限元模型,通过与尸体实验及文献数据的对比验证了模型可靠性。基于上述模型,在ANSYS中计算不同外骨骼重量下人体的受力情况,对比分析各部位应力分布情况。结果表明:在穿戴下肢支撑外骨骼状态下,人体各部位的应力值增长与外骨骼重量线性相关,且人体后腰部位、长骨骨干、膝关节、踝关节、足跟处存在较大的应力。 展开更多
关键词 下肢支撑外骨骼 有限元分析 人体有限元模型 腰部负重
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下肢外骨骼机器人动力学分析与设计 被引量:31
10
作者 唐志勇 谭振中 裴忠才 《系统仿真学报》 CAS CSCD 北大核心 2013年第6期1338-1344,共7页
设计了一种针对军事用途的下肢外骨骼机器人,主要为行军过程中的士兵承载负重。分析了人类下肢自由度以及下肢步态的特点,对人体下肢在单足和双足支撑期进行了动力学分析,建立了七杆模型,并与通常的五杆模型进行比较,得到各关节在一个... 设计了一种针对军事用途的下肢外骨骼机器人,主要为行军过程中的士兵承载负重。分析了人类下肢自由度以及下肢步态的特点,对人体下肢在单足和双足支撑期进行了动力学分析,建立了七杆模型,并与通常的五杆模型进行比较,得到各关节在一个步态周期内驱动力矩以及功率的变化,随后分析了人体下肢在登台阶过程中的功率变化,利用两者的分析结果确定了各关节的驱动方式。结合下肢外骨骼所需要实现的功能、工作原理及其结构组成,利用SolidWorks软件对其进行结构设计。最后,为验证所得到的结果的正确性,将样机模型导入ADAMS中进行验证,证明了所得到的液压缸力和各关节力矩是正确的。 展开更多
关键词 外骨骼 支撑期 动力学 设计 仿真
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柔性膝关节保护外骨骼及其行走助力方法设计 被引量:9
11
作者 杨灿军 彭桢哲 +1 位作者 徐铃辉 杨巍 《浙江大学学报(工学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第2期213-221,共9页
设计柔性可穿戴式膝关节保护外骨骼,用于实现人体运动过程中膝关节负载减重及行走助力功能.根据人体生物力学特点,使用固体各向同性材料惩罚(SIMP)模型与有限元分析设计柔性外骨骼膝关节,该柔性关节在行走运动支撑期具有刚性,能够减轻... 设计柔性可穿戴式膝关节保护外骨骼,用于实现人体运动过程中膝关节负载减重及行走助力功能.根据人体生物力学特点,使用固体各向同性材料惩罚(SIMP)模型与有限元分析设计柔性外骨骼膝关节,该柔性关节在行走运动支撑期具有刚性,能够减轻膝关节体重负载,在摆动期柔性较强,能适应人体生理关节运动特性,不对膝关节造成额外载荷.在柔性可穿戴式膝关节外骨骼结构的基础上,配套设计行走助力模块,研究相应的助力控制方法可以实现步行助力.性能测试实验表明,单侧膝关节保护外骨骼最大能减轻110 N的膝关节负载,外骨骼结构自身质量为639 g,减重比大;带行走助力模块的外骨骼系统质量为4.8 kg,能实现步行运动的助力功能. 展开更多
关键词 柔性外骨骼 穿戴式外骨骼 膝关节保护 减重支撑 行走助力
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腰部助力支撑外骨骼设计与评估研究 被引量:6
12
作者 苏君 杨帆 熊毅 《机械设计》 CSCD 北大核心 2021年第11期108-114,共7页
为了减缓从事于物流装卸、建筑搬运、汽车装配等产业的工人因长期保持弯腰状态或者重复性弯腰起身而造成的肌肉劳损和腰椎损伤,开发了一款被动腰部支撑外骨骼。通过研究弯腰动作机理,依据人体解剖学原理,分析人体上身肌肉分布形态和位置... 为了减缓从事于物流装卸、建筑搬运、汽车装配等产业的工人因长期保持弯腰状态或者重复性弯腰起身而造成的肌肉劳损和腰椎损伤,开发了一款被动腰部支撑外骨骼。通过研究弯腰动作机理,依据人体解剖学原理,分析人体上身肌肉分布形态和位置,选取胸肌部位作为外骨骼对人体的作用点。为了满足外骨骼穿戴的舒适性需求,基于人体工程学原理设计外骨骼的构型和绷带位置、宽度。基于批量易装配设计理念,采用模块化设计该外骨骼组件,局部零件应用高强度轻质碳纤维材料,使装置整体质量显著减轻。设计了便于操作的助力支撑/自由随动转换装置,结合弹性扭转件可实现不同模式切换。该支撑外骨骼的局部模块结构尺寸可调,关节拟人化,能满足一款装置多人穿戴需求。该腰部支撑外骨骼兼顾了轻量化、可穿戴性、舒适性及显著的助力支撑效果。8名男性受试者分别在穿戴和不穿戴外骨骼时搬运5~20 kg的重物,同时测量腰竖脊肌、胸竖脊肌、背阔肌及腹直肌4块肌肉的表面肌电信号,获取肌电信号的积分肌电值(IEMG)进行对比评估。试验结果显示,穿戴外骨骼搬运20 kg重物时,腰竖脊肌的IEMG降低了18.17%,胸竖脊肌降低了18.84%,背阔肌降低了13.9%,腹直肌的IEMG基本不变。因此,应用该外骨骼将有效减缓工人背部肌肉疲劳,减轻工人腰椎损伤,帮助工人提高工作效率。 展开更多
关键词 腰部支撑外骨骼 人机工程 轻量化 积分肌电值
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基于ANSYS的携行式外骨骼背架结构研究 被引量:2
13
作者 刘放 程文明 邬钱涌 《机械设计与制造》 北大核心 2012年第10期116-118,共3页
以PPS材料制作的携行式外骨骼系统背架结构为研究对象,以60kg为承载负荷,对背架结构的无支撑弯曲、人体支撑弯曲、人体支撑侧摆三种工况进行有限元分析,并获得背架结构在各工况下的整体应力分布及特定路径下的应力和变形分布。经分析得... 以PPS材料制作的携行式外骨骼系统背架结构为研究对象,以60kg为承载负荷,对背架结构的无支撑弯曲、人体支撑弯曲、人体支撑侧摆三种工况进行有限元分析,并获得背架结构在各工况下的整体应力分布及特定路径下的应力和变形分布。经分析得知,在无支撑弯曲工况下背架结构将产生巨大的集中应力与变形,因此应尽量避免在该工况下进行运动。背架结构在人体支撑弯曲和侧摆工况下所得的应力分布和变形较为理想,背架结构完全能够满足在这两种工况下进行长期运动。 展开更多
关键词 携行式外骨骼 背架结构 人体支撑
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一种减重外骨骼机构设计及动力学分析 被引量:4
14
作者 边辉 李二伟 +1 位作者 黄志影 陈振宇 《机械设计与制造》 北大核心 2017年第12期251-254,共4页
随着社会老龄化,外骨骼技术逐渐应用于助老领域,针对存在下肢退化性关节炎老年人行走过程中需减轻自身重量对承重关节压迫的具体需求,分析了减重外骨骼构型特点,并在此基础上设计了一种基于2-UPS机构的减重外骨骼。外骨骼与人体通过骨... 随着社会老龄化,外骨骼技术逐渐应用于助老领域,针对存在下肢退化性关节炎老年人行走过程中需减轻自身重量对承重关节压迫的具体需求,分析了减重外骨骼构型特点,并在此基础上设计了一种基于2-UPS机构的减重外骨骼。外骨骼与人体通过骨盆及前脚掌连接构成单闭环,应用闭环矢量法建立外骨骼运动学模型。基于老年人常速行走过程中下肢关节角度变化关系,计算外骨骼主、被动运动副在一个步态周期的速度和加速度。应用拉格朗日法分别对行走过程中双腿支撑相和单腿支撑相进行动力学分析,并通过Adams仿真软件验证了动力学模型的正确性。 展开更多
关键词 减重 外骨骼 机构设计 运动学分析 动力学分析
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下肢支撑外骨骼在模拟装配任务中的辅助效果评估 被引量:3
15
作者 高志华 郭君扬 潘春生 《机械设计》 CSCD 北大核心 2021年第5期93-98,共6页
为了降低长时间从事站立、半蹲及重复性蹲起工作的工人患肌肉骨骼相关疾病的风险,提出了一种被动下肢支撑骨骼。文中主要评估该外骨骼被穿戴时的辅助效果和舒适性。10名男性参与3种模拟装配任务:分别以深蹲(膝关节弯曲60°)、半蹲(... 为了降低长时间从事站立、半蹲及重复性蹲起工作的工人患肌肉骨骼相关疾病的风险,提出了一种被动下肢支撑骨骼。文中主要评估该外骨骼被穿戴时的辅助效果和舒适性。10名男性参与3种模拟装配任务:分别以深蹲(膝关节弯曲60°)、半蹲(弯曲90°)、浅蹲(弯曲120°)装配螺钉,每种任务分别在穿戴外骨骼和不穿外骨骼时进行。测量大腿的股直肌、股二头肌、股外肌和股内肌的肌电信号,计算肌电信号的均方根(RMS)并将其标准化为肌肉最大收缩值(RVC)的百分比。试验结果显示穿戴外骨骼时,腿部肌肉的活动性降低了44.8%~71.5%。足底压力测量结果显示外骨骼承载了58.5%~64.2%的身体质量。70%受试者给外骨骼舒适性综合评分大于70分,表明该外骨骼的舒适性可被接受。因此该下肢支撑外骨骼可以承载人体部分质量,能有效减缓装配工人的腿部肌肉疲劳,增加持续工作时间耐力,提高工作效率。 展开更多
关键词 下肢支撑外骨骼 肌电信号 足底压力 舒适性
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基于运动想象脑机接口的外骨骼控制系统研究 被引量:5
16
作者 尹锐 曹勇 +3 位作者 姜劲 焦学军 莫言 张瑞明 《航天医学与医学工程》 CAS CSCD 北大核心 2020年第3期208-213,共6页
目的为提高人机系统作业绩效,降低操作者的体力、脑力负荷,设计基于运动想象脑机接口的外骨骼控制系统。方法外骨骼控制系统采用舱外航天服上肢作为受力外骨骼,开源脑电采集板卡OpenBCI Cyton Borad充当操作者与外骨骼的控制链接,信号... 目的为提高人机系统作业绩效,降低操作者的体力、脑力负荷,设计基于运动想象脑机接口的外骨骼控制系统。方法外骨骼控制系统采用舱外航天服上肢作为受力外骨骼,开源脑电采集板卡OpenBCI Cyton Borad充当操作者与外骨骼的控制链接,信号处理与控制软件在笔记本电脑上完成。设计想象左手、想象右手两指令的运动想象脑机接口范式,并招募5名受试者参加实验,对系统有效性进行验证。结果5名受试者同步模式识别正确率为82.5%,选取表现最佳的受试者进行异步模式测试,基于40个刺激的空白数据中检测想象状态识别正确率达到100%,指令输出延时2s左右,想象左、右手识别正确率为70%。结论实验结果验证了设计的外骨骼控制系统的有效性,并可为舱外服外骨骼控制和后续空间遥操作类任务的人机交互方式提供新的思路。 展开更多
关键词 脑机接口 运动想象 外骨骼 OpenBCI 支持向量机
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可穿戴便携式康复外骨骼机器人的开发 被引量:6
17
作者 叶雯珺 李智军 《集成技术》 2013年第4期27-31,共5页
近年来,康复机器人辅助中风病人的康复治疗吸引了越来越多的关注。相对于传统的由康复师进行的中风治疗,康复机器人进行的治疗更为精确,且不受康复师主观因素的影响,能够显著提高康复治疗的效果。本文介绍了一个拥有5自由度上肢与4自由... 近年来,康复机器人辅助中风病人的康复治疗吸引了越来越多的关注。相对于传统的由康复师进行的中风治疗,康复机器人进行的治疗更为精确,且不受康复师主观因素的影响,能够显著提高康复治疗的效果。本文介绍了一个拥有5自由度上肢与4自由度下肢的可穿戴便携式康复外骨骼机器人。机器人的所有自由度都由患者的肌电信号驱动,帮助患者进行失能肢体的康复训练。该机器人可穿戴和便携的特性为患者行走功能的康复提供了新的手段。康复过程中,患者的所有康复运动数据(包括患者的表面肌电信号数据和每个关节的运动数据)都可以被采集,便于在线分析和离线记录。 展开更多
关键词 康复 外骨骼 谐波减速器 表面肌电信号识别 自适应控制 支持向量机
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工业用下肢支撑外骨骼设计与评估研究 被引量:2
18
作者 张苹苹 《现代制造工程》 CSCD 北大核心 2021年第7期16-22,共7页
为了减少工人因长期保持蹲姿或者重复性蹲起而造成的腿部肌肉劳损,设计了一款工业用下肢支撑外骨骼。该外骨骼有3种工作模式:1)随动模式,可以灵活跟随工人活动,不对其正常行走、蹲起和楼梯攀爬等日常活动造成阻碍;2)锁定模式,可以按工... 为了减少工人因长期保持蹲姿或者重复性蹲起而造成的腿部肌肉劳损,设计了一款工业用下肢支撑外骨骼。该外骨骼有3种工作模式:1)随动模式,可以灵活跟随工人活动,不对其正常行走、蹲起和楼梯攀爬等日常活动造成阻碍;2)锁定模式,可以按工人的要求,在任意高度姿势下锁定,为工人提供一个舒适的支撑座椅;3)助力模式,可以利用自身储能元件将人体所做负功收集起来,并在人体需要站立时释放,以达到辅助的作用。基于ANSYS软件对外骨骼整体进行强度分析。由10名男性参与3种任务,即分别以深蹲(膝关节弯曲60°)、半蹲(膝关节弯曲90°)、浅蹲(膝关节弯曲120°)的姿势保持静止,每种任务分别在穿戴外骨骼和不穿戴外骨骼时测量足底压力和忍耐力时间,以评估辅助效果。足底压力测量结果显示外骨骼承载了58.5%~64.2%的身体重量。穿戴外骨骼时平均忍耐力时间为(12.3±2.7)min。应用该外骨骼将有效减缓制造业工人腿部肌肉疲劳,减轻下肢关节损伤,帮助其提高工作效率。 展开更多
关键词 下肢支撑外骨骼 强度分析 忍耐力时间 足底压力
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基于改进鲸鱼优化算法的外骨骼机器人步态检测 被引量:1
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作者 何海琳 郑建彬 +2 位作者 余方利 余烈 詹恩奇 《计算机应用》 CSCD 北大核心 2019年第7期1905-1911,共7页
针对传统的外骨骼机器人步态检测算法中的信息单一化、准确率低、易陷入局部最优等问题,提出基于改进鲸鱼算法优化的支持向量机(IWOA-SVM)的外骨骼机器人步态检测算法,即在鲸鱼优化算法(WOA)中引入遗传算法(GA)的选择、交叉、变异操作,... 针对传统的外骨骼机器人步态检测算法中的信息单一化、准确率低、易陷入局部最优等问题,提出基于改进鲸鱼算法优化的支持向量机(IWOA-SVM)的外骨骼机器人步态检测算法,即在鲸鱼优化算法(WOA)中引入遗传算法(GA)的选择、交叉、变异操作,进而去优化支持向量机(SVM)的惩罚因子与核参数,再使用参数优化后的SVM建立分类模型,从而扩大算法的搜索范围,减小算法陷入局部最优的概率。首先,使用混合传感技术采集步态数据,即通过足底压力传感器和膝关节、髋关节角度传感器采集外骨骼机器人的运动数据,并作为步态检测系统的输入;然后,使用门限法对步态相位进行划分并标记标签;最后,将足底压力信号与髋关节、膝关节角度信号融合作为输入,使用IWOA-SVM算法完成对步态的检测。对6个标准测试函数进行仿真实验,并与GA、粒子群优化(PSO)算法、WOA进行比较,数值实验表明,改进鲸鱼优化算法(IWOA)的鲁棒性、寻优精度、收敛速度均优于其他优化算法。通过分析不同穿戴者的步态检测结果发现,准确率可达98.8%,验证了所提算法在新一代外骨骼机器人中的可行性和实用性,并与基于遗传优化算法的支持向量机(GA-SVM)、基于粒子群优化算法的支持向量机(PSO-SVM)、基于鲸鱼优化算法的支持向量机(WOA-SVM)算法进行比较,结果表明,该算法识别准确率分别提高了5.33%、2.70%、1.44%,能够对外骨骼机器人的步态进行有效检测,进而实现外骨骼机器人的精确控制及稳定行走。 展开更多
关键词 外骨骼机器人 步态检测 鲸鱼优化算法 遗传算法 粒子群优化算法 支持向量机
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人体下肢运动光纤带感知方法研究
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作者 王海莲 张小栋 +1 位作者 孟亮 李华聪 《计算机测量与控制》 2015年第11期3804-3806,3809,共4页
为实现下肢外骨骼机器人与人体协调运动,实时的感知人体下肢的运动,对用于下肢外骨骼机器人控制的人体下肢运动光纤感知方法进行研究,在对人体下肢运动步态进行分析研究的基础上,提出了利用光纤测量下肢关节角度、利用分形理论对测得的... 为实现下肢外骨骼机器人与人体协调运动,实时的感知人体下肢的运动,对用于下肢外骨骼机器人控制的人体下肢运动光纤感知方法进行研究,在对人体下肢运动步态进行分析研究的基础上,提出了利用光纤测量下肢关节角度、利用分形理论对测得的下肢角度数据进行特征提取,并采用支持向量机对步态特征向量进行分类的识别方法;实验结果表明,该方法具有较高的识别性能,能够分辨出人体行走、跑、上斜坡和下斜坡、下蹲和起立等6种运动模式,且当核半径为0.4,惩罚因子为45时,识别率可达95%。 展开更多
关键词 下肢外骨骼机器人 步态分析 分形理论 支持向量机 模式识别
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