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【医疗康复机器人国内外现状】NOKOV动作捕捉系统用于绳索牵引康复机器人轨迹规划与验证

作者:安尼      发布时间:2021-04-20      浏览量:0
近年来,疾病和事故引起的运动障碍患者数量

近年来,疾病和事故引起的运动障碍患者数量不断增加,人们对康复医疗的需求也不断提高,康复机器人发展迅速。结合机器人技术和康复治疗,通过机械结构驱动身体进行反复运动,刺激和重建运动神经系统,有助于身体恢复运动功能。

西安电子科技大学机电工程学院段清娟副教授团队研发的绳索牵引机器人,采用双杆系统模拟上下臂,三杆系统模拟上下臂加手,在实验过程中需要用人自然行走时的上肢向前摆动角度范围规划多杆运动轨迹,团队采用NOKOV的光学三维动作捕捉系统测量人行走时上肢向前摆动角度和上肢长度等参数。实验者的肩关节、肘关节、腕关节和手末端贴上反射标记点(marker点),在跑步机上自然行走。得到自然状态下的上肢数据后,可以规划轨迹,多杆系统以垂直于地面为初始位置,首先通过加快再匀速最后减速的规律停止多杆在身体前面的最高位置的最大角度,然后以相同的规则返回到初始位置。30s是一个周期,模拟手臂在运动中的状态。

除了规划多杆轨迹外,实验团队还优化了多杆机构的配置,利用蒙特卡罗的方法优化了马达的位置和旋转距离,在保证规划的轨迹在力旋转量可行的工作空间内的前提下,力旋转量可行的工作空间最大。使用已经优化的配置,构个机构和三个机构进行实验。用NOKOV光学三维动作捕捉系统测量实际轨迹,用传感器测量绳索的拉力,与计算出的轨迹和拉力理论值相比,验证了优化方法的正确性。