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【英文篇名】 |
Design and Control of An Active Gravity Offloading System for Rehabilitation Training of Gait and Balance |
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【下载频次】 |
★★★★★ |
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【作者】 |
于宁波;
杨卓;
孙玉波;
邹武林;
王喆; |
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【英文作者】 |
YU Ning-Bo;
YANG Zhuo;
SUN Yu-Bo;
ZOU Wu-Lin;
WANG Zhe;
Institute of Robotics and Automatic Information Systems;
Nankai University;
Tianjin Key Laboratory of Intelligent Robotics; |
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【作者单位】 |
南开大学机器人与信息自动化研究所;
南开大学天津市智能机器人技术重点实验室; |
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【文献出处】 |
自动化学报
, Acta Automatica Sinica, 编辑部邮箱
2016年 12期
期刊荣誉：中文核心期刊要目总览 ASPT来源刊 中国期刊方阵 CJFD收录刊 |
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【中文关键词】 |
康复训练;
主动减重;
绳驱动;
串联弹性驱动;
滑模控制; |
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【英文关键词】 |
Rehabilitation;
active gravity offloading;
cable actuation;
series elastic actuation;
sliding mode control; |
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【摘要】 |
针对患者神经损伤后发生的下肢运动障碍,减重步行训练是一种重要的康复训练方式.对于中度和轻度患者,为其提供部分身体重力支撑(Body weight support,BWS)并激励其自主行走,可以提高患者的主动参与,并有助于改善其步态和平衡控制能力,从而有望取得更好的康复效果.现有的减重技术多存在运动空间小、减重力变化大、会对患者产生前后和侧向拉力等问题.为此,本文面向步态和平衡康复训练应用,采用单绳悬吊方式,设计电机驱动的竖直拉力单元,从而构建了一种主动减重系统.在水平方向,采用桥式吊架结构,通过伺服控制消除吊绳偏摆使其保持竖直,从而避免对患者产生前后和侧向的拉力干扰.在竖直方向,只有一个控制自由度却需要完成位置随动和减重力控制两个目标,是典型的欠驱动系统.为此,采用绳牵引串联弹性驱动方法,将位置和吊绳拉力耦合起来.针对系统中存在的非线性、摩擦等不利因素,采用滑模控制方法,分别设计了吊绳偏角控制器和吊绳拉力控制器.为保证系统安全运行,进一步针对竖直拉力单元中的弹簧连接动板设计了位置控制器.最后,通过仿真实验检验了本文提出的主动减重系统和控制方案效果.由此,可为下肢运动障碍患者提供一种方便高效的康复训练手段. |
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【英文摘要】 |
Gait training with body weight support(BWS) is an effective rehabilitation therapy for patients with neural disorders and locomotion difficulties. For medium and mild patients, walking with BWS may encourage their active participations into locomotion training and balance control to improved functional recovery. However, current BWS technologies suffer from problems of limited movement space, force inaccuracy, undesired lateral force, etc. In this work,we propose an active gravity offloading system for gait... |
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【基金】 |
国家自然科学基金(61403215);
中央高校基本科研业务费,天津市自然科学基金(13JCYBJC36600)资助~~ |
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【更新日期】 |
2017-01-17 |
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【分类号】 |
R49 |
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【正文快照】 |
中风和脊髓损伤是导致下肢运动功能障碍的主要原因.医学研究表明,下肢康复训练可以帮助脊髓损伤患者恢复神经系统的功能,是治疗这类患者的重要手段之一[1-2].传统的康复训练主要由医疗人员和患者家属帮助完成,人力耗费高、工作强度大、效率比较低.近年来,机器人技术进入康复领? |
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