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生命学院
康复机器人及智能辅助控制器具
来源: 日期:2017年08月12日 09:21 点击数:

项目名称:康复机器人及智能辅助控制器具

负责人: 王珏

联系电话:15332479788

E-mail:juewang@mail.xjtu.edu.cn

所在学院: 生命学院

项目简介:一、电动式五手指康复训练机器人: 脑卒中患者术后多伴有肢体运动功能障碍,而手部运动功能因其支配神经复杂,因此恢复难度较大。康复训练机器人能够为患者提供稳定、高强度的肢体运动训练,对恢复患者手部运动功能具有积极作用。同时,主动康复意愿的引入会显著提升康复效果。本研究成果以康复机器人为平台,着眼于在康复训练过程中激发患者主动康复意愿而开展了如下研究工作:以患者为中心的主被动控制方法研究;基于镜像神经元原理的康复方法研究;虚拟现实下沉浸式康复训练方法研究。

与目前临床所使用的康复器械相比,所研发的手功能康复机器人具有如下特点:端部牵拉与欠驱动式结构设计提高个体适配性,增大手指关节训练范围;每根手指有单独的一个控制自由度,且训练动作可根据需要进行设定,故可完成抓握、对指、抓取等多种训练动作;可利用指端的压力传感器检测患者的运动意图,可进行单点触发或连续触发(随动)模式下的主动康复训练; 针对临床手功能康复训练的手法及需求,开发了与之配套的康复训练游戏,适合不同康复时期患者使用,提高患者训练积极性;基于镜像神经元原理,利用脑机接口技术结合运动想象练习与康复机器人辅助训练,特别适合于软瘫期患者,用于提高其主动参与意愿,激发其大脑运动皮层活动。

不同康复时期训练游戏

二、气动式手功能康复训练机器人:脑损伤患者的手部运动功能康复一直是一个国际难题,虽然治疗方法很多,但因缺乏有效的康复手段及客观量化评估方法而导致总体治疗效果不佳,致残率居高不下。本系统具有如下显著特点:以气缸作为驱动元件,气体的可压缩性提高了其安全性能,能够降低意外故障对人手造成的伤害;主动助力模式训练最大程度激发患者运动潜力;虚拟老师将动作观察与运动训练相结合,促进新的运动记忆的形成;针对临床手功能康复训练的手法及需求,开发了与之配套的康复训练游戏,适合不同康复时期患者使用,提高患者训练积极性;基于镜像神经元原理,利用脑机接口技术结合运动想象练习与康复机器人辅助训练,适合软瘫期患者,用于提高其主动参与意愿,激发其大脑运动皮层活动;结构简单、便于穿戴。

恢复早期训练游戏                       康复后期训练游戏

三、智能轮椅:功能特点:自动避障、话音及身体姿态控制、锂电池组管理。

通过应用个性化压力坐具,实现压力均布和调节,减轻局部软组织发生压疮的风险,并对坐姿进行矫正,降低脊柱侧弯等病人脊柱形态进一步恶化和发生并发症的风险;利用超声和红外传感器,可发现运动路径上是否存在障碍物,并自动绕行。临近沟坎时,可自动刹车。可监测轮椅侧倾程度,防止轮椅侧翻;通过话音控制轮椅运动、通过头部动作控制轮椅运动、通过语音或头部姿态实现手机操作;采用先进的锂电池组管理系统,提高了续航能力,并为车载设备提供更加充沛的能源。

四、智能环境控制器:渐冻症患者一般都存在语言和行动障碍,但是他们可一直保持清晰的思维、保留发病前的记忆与同样的人格和智力,针对渐冻症患者的这种特点,我们以注意力和眨眼为控制信号,针对渐冻症患者智能环境控制开展了如下研究:从渐冻症患者本身出发,调查患者对于智能环境的需求;以患者为中心的主动控制方法研究;基于智能环境的软硬件实现研究。

与传统的智能环境控制相比,所研发针对渐冻症患者的智能环境控制器具有如下特点:注重于渐冻症患者的自主意识控制,以注意力和眨眼信号为特征值来控制整个装置;采集渐冻症患者的脑电来进行控制,对行动和语言没有要求,适合这两方面有障碍的渐冻症患者;使用 TGAM 及其辅助电路采集脑电信号,该芯片集成度高,成本低,有较大的使用市场;用于信号处理的 eSenseTM 算法相对成熟,使用简便,结果准确度高;信号均通过蓝牙无线传输,方便患者使用;设计了人性化的可视选择控制界面,将控制的状态和结果实时显示回馈,方便患者查看和操作;可实现多模式智能控制,解决患者的多个基本生活问题,为患者和护理人员提供极大便利。

五、无限通讯平台:通过蓝牙组件将穿戴式设备与手机连接,手机再与 Internet 连接,具备了与辅助服务云平台连接的能力;通过 Wifi 组件,将手机与智能家居设备连接起来,用户可以方便地控制家居环境、准确感知家居环境;提供语音和姿态控制接口,使得手功能障碍的病人可以便捷地与外界交流。

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