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适应患者个体差异的上肢康复机器人直接示教技术
被引量:
2
1
作者
林高
张道辉
赵新刚
《中国康复理论与实践》
CSCD
北大核心
2022年第10期1231-1240,共10页
目的针对不同患者上肢训练轨迹与训练强度存在差异性的问题,本文提出一种末端牵引式上肢康复机器人直接示教技术(示教与示教再现)。方法通过加入上肢重力补偿与约束步长转换控制,提出一种基于Moveit的直接示教,实现上肢康复机器人的稳...
目的针对不同患者上肢训练轨迹与训练强度存在差异性的问题,本文提出一种末端牵引式上肢康复机器人直接示教技术(示教与示教再现)。方法通过加入上肢重力补偿与约束步长转换控制,提出一种基于Moveit的直接示教,实现上肢康复机器人的稳定示教并用于训练。六维力传感器在采集到力/力矩信息后,在机器人操作系统(ROS)中经坐标变换、上肢重力补偿与约束步长转换算法,使患者上肢与机械臂末端能对康复治疗师拖动力的方向进行顺应性跟踪,同时记录示教轨迹。在ROS中利用Moveit编写示教再现节点,用于调节康复训练的训练次数、训练速度与休息时间,并进行训练。通过Moveit对示教轨迹信息的运动学求解与轨迹规划,康复机器人可精准地带动患肢进行往复训练,从而达到个性化训练的效果。结果示教者分别在水平面、矢状面、冠状面训练模式下拖动5例健康受试者的上肢完成相同的训练动作,在空间训练模式下完成任意的曲线运动。直接示教用时约4~7 s,得到的轨迹光滑且轨迹走向符合施力方向。因受试者的身高、上肢各部分长度等存在差异,5例受试者在完成相同的训练动作时存在轨迹和位置上的不同。示教者通过人机交互界面设置好合适的训练强度,对5例受试者进行各模式下的训练。受试者训练时动作规范且感觉舒适。选取最接近平均值的受试者3的轨迹给5例受试者进行训练,发现除受试者3以外,其他受试者均存在训练动作不规范、欠拉伸或过度拉伸等情况。结论末端牵引式上肢康复机器人直接示教系统能很好地帮助示教者简单、快速、稳定地示教出适合不同受试者的多自由度上肢训练轨迹,并通过再现轨迹进行不同强度的康复训练,具有操作简单、针对性强、训练精准的特点。
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关键词
末端牵引
上肢康复
快速示教
人机交互
个性化训练
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职称材料
上肢康复机器人研究及发展
被引量:
12
2
作者
冷冰
李旺鑫
刘斌
《科学技术与工程》
北大核心
2021年第11期4311-4322,共12页
为了对当前上肢康复机器人关键技术分析及未来发展方向预测,通过对世界范围内外骨骼式及末端牵引式上肢康复机器人研究现状分别进行介绍分析,从整体构型、控制系统及人机交互三方面总结各典型上肢康复机器人的关键技术,进而总结出未来...
为了对当前上肢康复机器人关键技术分析及未来发展方向预测,通过对世界范围内外骨骼式及末端牵引式上肢康复机器人研究现状分别进行介绍分析,从整体构型、控制系统及人机交互三方面总结各典型上肢康复机器人的关键技术,进而总结出未来上肢康复机器人从低自由度向高自由度、传统材料向新型轻质材料、刚性关节向柔性关节、传统控制向人工智能的发展趋势。研究结果可为上肢康复机器人的发展方向提供参考,促进上肢康复机器人的未来发展。
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关键词
上肢康复机器人
外骨骼式
末端牵引式
多自由度
人工智能
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职称材料
末端牵引式上肢外骨骼结构设计与运动学分析
被引量:
1
3
作者
张凤鑫
孙振兴
《现代制造工程》
CSCD
北大核心
2024年第2期120-127,158,共9页
针对上肢外骨骼关节互联性较差、智能化水平低、本体尺寸较大及制造成本较高等缺点,设计了一种结构简单、价格低廉且可批量定制的新型桌面式三自由度末端牵引式上肢外骨骼。首先,根据患者的康复功能需求,结合人体上肢的尺寸进行整体的...
针对上肢外骨骼关节互联性较差、智能化水平低、本体尺寸较大及制造成本较高等缺点,设计了一种结构简单、价格低廉且可批量定制的新型桌面式三自由度末端牵引式上肢外骨骼。首先,根据患者的康复功能需求,结合人体上肢的尺寸进行整体的结构设计;其次,使用有限元仿真软件Ansys Workbench对关键零/部件进行静力学仿真,优化零件刚度、强度及尺寸,从而验证外骨骼材料及尺寸的合理性;然后采用Denavit-Hartenberg(D-H)参数法建立坐标系,推导了正运动学并对末端位姿工作空间进行求解,并绘制了工作空间点云图;最后,使用Adams软件对末端牵引式上肢外骨骼进行了运动学分析。结果表明,末端牵引式上肢外骨骼结构设计合理,能够满足上肢运动功能障碍患者的康复训练要求。
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关键词
末端牵引式上肢外骨骼机器人
三自由度
结构设计
静力学仿真
运动学仿真
康复训练
下载PDF
职称材料
下肢智能反馈训练结合末端牵引式上肢康复训练对脑卒中后运动功能障碍患者康复效果的影响
4
作者
蔺勇
乔靖萱
向清华
《反射疗法与康复医学》
2021年第20期156-158,共3页
目的研究下肢智能反馈训练联合末端牵引式上肢康复训练对脑卒中后运动功能障碍患者的影响.方法选择2020年2月—2021年2月我院收治的脑卒中患者78例,采用随机数字表法分为两组,每组39例.对照组采取常规康复训练,观察组采取下肢智能反馈...
目的研究下肢智能反馈训练联合末端牵引式上肢康复训练对脑卒中后运动功能障碍患者的影响.方法选择2020年2月—2021年2月我院收治的脑卒中患者78例,采用随机数字表法分为两组,每组39例.对照组采取常规康复训练,观察组采取下肢智能反馈训练联合末端牵引式上肢康复训练,均训练3个月.对比两组选择性功能动作评估(SFMA)评分、神经功能缺损评分标准(CSS)评分及Barthel指数评定量表(BI)评分.结果训练前,两组SFMA评分、CSS评分、BI评分比较,组间差异无统计学意义(P>0.05);训练后,观察组SFMA评分、CSS评分均低于对照组,BI评分高于对照组,组间差异有统计学意义(P<0.05).结论下肢智能反馈训练联合末端牵引式上肢康复训练可改善脑卒中后运动功能障碍患者神经功能,促进运动功能恢复,提升生活能力.
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关键词
脑卒中后运动功能障碍
下肢智能反馈训练
末端牵引式上肢康复训练
运动功能
神经功能
原文传递
题名
适应患者个体差异的上肢康复机器人直接示教技术
被引量:
2
1
作者
林高
张道辉
赵新刚
机构
中国科学院沈阳自动化研究所/机器人学国家重点实验室
中国科学院机器人与智能制造创新研究院
中国医科大学智能医学学院
出处
《中国康复理论与实践》
CSCD
北大核心
2022年第10期1231-1240,共10页
基金
国家自然科学基金项目(No.U20A20197,No.U1813214,No.61903360,No.92048302)
兴辽英才计划项目(No.XLYC1908030)
+1 种基金
辽宁省自然科学基金项目(No.2019-KF-01-06)
中国博士后科学基金项目(No.2019M661155)。
文摘
目的针对不同患者上肢训练轨迹与训练强度存在差异性的问题,本文提出一种末端牵引式上肢康复机器人直接示教技术(示教与示教再现)。方法通过加入上肢重力补偿与约束步长转换控制,提出一种基于Moveit的直接示教,实现上肢康复机器人的稳定示教并用于训练。六维力传感器在采集到力/力矩信息后,在机器人操作系统(ROS)中经坐标变换、上肢重力补偿与约束步长转换算法,使患者上肢与机械臂末端能对康复治疗师拖动力的方向进行顺应性跟踪,同时记录示教轨迹。在ROS中利用Moveit编写示教再现节点,用于调节康复训练的训练次数、训练速度与休息时间,并进行训练。通过Moveit对示教轨迹信息的运动学求解与轨迹规划,康复机器人可精准地带动患肢进行往复训练,从而达到个性化训练的效果。结果示教者分别在水平面、矢状面、冠状面训练模式下拖动5例健康受试者的上肢完成相同的训练动作,在空间训练模式下完成任意的曲线运动。直接示教用时约4~7 s,得到的轨迹光滑且轨迹走向符合施力方向。因受试者的身高、上肢各部分长度等存在差异,5例受试者在完成相同的训练动作时存在轨迹和位置上的不同。示教者通过人机交互界面设置好合适的训练强度,对5例受试者进行各模式下的训练。受试者训练时动作规范且感觉舒适。选取最接近平均值的受试者3的轨迹给5例受试者进行训练,发现除受试者3以外,其他受试者均存在训练动作不规范、欠拉伸或过度拉伸等情况。结论末端牵引式上肢康复机器人直接示教系统能很好地帮助示教者简单、快速、稳定地示教出适合不同受试者的多自由度上肢训练轨迹,并通过再现轨迹进行不同强度的康复训练,具有操作简单、针对性强、训练精准的特点。
关键词
末端牵引
上肢康复
快速示教
人机交互
个性化训练
Keywords
terminal
traction
upper
limb
rehabilitation
fast
teaching
human-computer
interaction
personalized
training
分类号
R496 [医药卫生—康复医学]
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职称材料
题名
上肢康复机器人研究及发展
被引量:
12
2
作者
冷冰
李旺鑫
刘斌
机构
中国科学院苏州生物医学工程技术研究所
济南国科医工科技发展有限公司
出处
《科学技术与工程》
北大核心
2021年第11期4311-4322,共12页
文摘
为了对当前上肢康复机器人关键技术分析及未来发展方向预测,通过对世界范围内外骨骼式及末端牵引式上肢康复机器人研究现状分别进行介绍分析,从整体构型、控制系统及人机交互三方面总结各典型上肢康复机器人的关键技术,进而总结出未来上肢康复机器人从低自由度向高自由度、传统材料向新型轻质材料、刚性关节向柔性关节、传统控制向人工智能的发展趋势。研究结果可为上肢康复机器人的发展方向提供参考,促进上肢康复机器人的未来发展。
关键词
上肢康复机器人
外骨骼式
末端牵引式
多自由度
人工智能
Keywords
upper-limb
rehabilitation
robot
exoskeleton
terminal
traction
type
multiple
degrees
of
freedom
artificial
intelligence
分类号
TP242.3 [自动化与计算机技术—检测技术与自动化装置]
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职称材料
题名
末端牵引式上肢外骨骼结构设计与运动学分析
被引量:
1
3
作者
张凤鑫
孙振兴
机构
南京工业大学机械与动力工程学院
南京工业大学电气与控制科学学院
出处
《现代制造工程》
CSCD
北大核心
2024年第2期120-127,158,共9页
基金
国家自然科学基金项目(61903186)。
文摘
针对上肢外骨骼关节互联性较差、智能化水平低、本体尺寸较大及制造成本较高等缺点,设计了一种结构简单、价格低廉且可批量定制的新型桌面式三自由度末端牵引式上肢外骨骼。首先,根据患者的康复功能需求,结合人体上肢的尺寸进行整体的结构设计;其次,使用有限元仿真软件Ansys Workbench对关键零/部件进行静力学仿真,优化零件刚度、强度及尺寸,从而验证外骨骼材料及尺寸的合理性;然后采用Denavit-Hartenberg(D-H)参数法建立坐标系,推导了正运动学并对末端位姿工作空间进行求解,并绘制了工作空间点云图;最后,使用Adams软件对末端牵引式上肢外骨骼进行了运动学分析。结果表明,末端牵引式上肢外骨骼结构设计合理,能够满足上肢运动功能障碍患者的康复训练要求。
关键词
末端牵引式上肢外骨骼机器人
三自由度
结构设计
静力学仿真
运动学仿真
康复训练
Keywords
terminal
traction
upper
limb
exoskeleton
three
degrees
of
freedom
structural
design
static
simulation
kinematics
simulation
rehabilitation
training
分类号
TP242.6 [自动化与计算机技术—检测技术与自动化装置]
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职称材料
题名
下肢智能反馈训练结合末端牵引式上肢康复训练对脑卒中后运动功能障碍患者康复效果的影响
4
作者
蔺勇
乔靖萱
向清华
机构
深圳市萨米医疗中心(深圳市第四人民医院)康复医学科
长春中医药大学临床医学院
出处
《反射疗法与康复医学》
2021年第20期156-158,共3页
文摘
目的研究下肢智能反馈训练联合末端牵引式上肢康复训练对脑卒中后运动功能障碍患者的影响.方法选择2020年2月—2021年2月我院收治的脑卒中患者78例,采用随机数字表法分为两组,每组39例.对照组采取常规康复训练,观察组采取下肢智能反馈训练联合末端牵引式上肢康复训练,均训练3个月.对比两组选择性功能动作评估(SFMA)评分、神经功能缺损评分标准(CSS)评分及Barthel指数评定量表(BI)评分.结果训练前,两组SFMA评分、CSS评分、BI评分比较,组间差异无统计学意义(P>0.05);训练后,观察组SFMA评分、CSS评分均低于对照组,BI评分高于对照组,组间差异有统计学意义(P<0.05).结论下肢智能反馈训练联合末端牵引式上肢康复训练可改善脑卒中后运动功能障碍患者神经功能,促进运动功能恢复,提升生活能力.
关键词
脑卒中后运动功能障碍
下肢智能反馈训练
末端牵引式上肢康复训练
运动功能
神经功能
Keywords
Post-Stroke
motor
dysfunction
Lower
extremity
intelligent
feedback
training
terminal
traction
upper
extremity
rehabilitation
training
Motor
function
Neurological
function
分类号
R743 [医药卫生—神经病学与精神病学]
原文传递
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
适应患者个体差异的上肢康复机器人直接示教技术
林高
张道辉
赵新刚
《中国康复理论与实践》
CSCD
北大核心
2022
2
下载PDF
职称材料
2
上肢康复机器人研究及发展
冷冰
李旺鑫
刘斌
《科学技术与工程》
北大核心
2021
12
下载PDF
职称材料
3
末端牵引式上肢外骨骼结构设计与运动学分析
张凤鑫
孙振兴
《现代制造工程》
CSCD
北大核心
2024
1
下载PDF
职称材料
4
下肢智能反馈训练结合末端牵引式上肢康复训练对脑卒中后运动功能障碍患者康复效果的影响
蔺勇
乔靖萱
向清华
《反射疗法与康复医学》
2021
0
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