智能手部康復(fù)訓(xùn)練機器人

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1、智能手部康復(fù)訓(xùn)練機器人 張儒，萬軍 (素德鎮(zhèn)陶瓷學院機電系，江西 景褪鎮(zhèn)333001) The Intelligent Hand Rehabilitation Training Robot ZHANG Ru? WAN Jun (School of Mechanic and Electric Engineering.Jingdezhcn Ceramic Institute?Jingdezhen 333001 .China) 摘要：設(shè)計了手部康復(fù)訓(xùn)練機器人的總體方案， 選擇了機器人的機構(gòu)形式、驅(qū)動方式和控制方式。 并根據(jù)總體方案，設(shè)計了機器人的機械系統(tǒng)、驅(qū)動系 統(tǒng)和控制系統(tǒng)。

2、 關(guān)鍵詞：機器人;手部康復(fù)；單片機控制 中圖分類號:TP391.9 文獻標識碼:A 文章編號：1001 - 2257（2008）12 ? 0053 - 03 Abstract：This article first designed the reha? bilitation robot in overall concept. It contains choosing robot's mechanical organization form, the drive type and the control mode. Then according to the overall concept

3、, it has designed robot's mechanical system? the driving system and the control system ? Key words：robot;the hand rehabilitation training； single chip control 0引言 隨著新技術(shù)對康復(fù)工程領(lǐng)域的滲透，對康復(fù)工 程領(lǐng)域的研究變得越來越深入，取得了眾多的研究 成果。通過一些研究機構(gòu)的嘗試，基本上可以確 定1—6機器人輔助康復(fù)醫(yī)療必須能夠確?；颊甙?全，患者可以接受機器人訓(xùn)練，治療過程較常規(guī)治療 手段更具有發(fā)展?jié)摿?；用康?fù)機器人進行康復(fù)訓(xùn)

4、練 具有治療效果；機器人可以記錄詳實的治療數(shù)據(jù)和 圖形，提供有效的治療和評價手段，為深人研究人體 運動規(guī)律以及大腦與肢體的控制與影響關(guān)系提供了 另一種途徑；使用機器人輔肋治療在提高效率和訓(xùn) 練強度方面具有極大的潛力。 收稿日期,2008-07-25 （機械與電子＞2008（12）  但是這些康復(fù)產(chǎn)品具有以下一些缺點：制造成 本高昂，很難將研究成果推廣普及；多為專用機器 人，功能單一，無法批量生產(chǎn)，其機器人系統(tǒng)比較復(fù) 雜，技術(shù)的升級更新比較困難;針對腕部及手指運動 功能障礙進行康復(fù)治療的機器人較少。 對于肢體受損程度并不嚴重，只是在功能上出 現(xiàn)運動性障礙的患者（如僅是腕關(guān)節(jié)運動障礙的

5、患 者），可以通過一些簡單的康復(fù)訓(xùn)練，使肢體運動障 礙得到改善甚至完全恢復(fù)。而目前市場上的康復(fù)醫(yī) 療產(chǎn)品差強人意，迫切需要設(shè)計出性價比比較高的 康復(fù)器械以滿足患者的需求27】. 1人體手部結(jié)構(gòu)分析與模型建立 按照人體解剖生理學，人的手由腕骨、掌骨和指 骨組成。腕竹與上臂骨連接處為腕關(guān)節(jié)。掌針與指 骨連接部分為掌指關(guān)節(jié)，各指骨間的連接部分為指 關(guān)節(jié)。其中，靠近指尖的關(guān)節(jié)叫遠指關(guān)節(jié)，中間的叫 近指關(guān)節(jié)⑴。 腕關(guān)節(jié)的運動可在2個軸進行。分別是位于矢 狀面的屈曲和伸展運動以及位于冠狀面的內(nèi)收和外 展運動。其中,屈曲是指手的前掌面向著前臂的前 方運動，伸展是指手的后背面向著前臂的后方運動， 內(nèi)收是手向垂直軸的運動，外展是手離開垂直軸的 運動⑴。 人手食指、中指、無名指以及小指的機構(gòu)大體是 一樣的。掌指關(guān)節(jié)（MP）屬于球窩關(guān)節(jié)，可作屈伸、 收展和環(huán)繞等多種動作，而近端指關(guān)節(jié)（P1P）和遠 端指關(guān)節(jié)（DIF）則屬于滑車關(guān)節(jié)，只可作屈伸動作。 拇指的腕拿關(guān)節(jié)（CM）為一個鞍狀關(guān)節(jié)，可作屈伸、 收展和內(nèi)外反轉(zhuǎn)等動作，而掌指關(guān)節(jié)的內(nèi)外翻轉(zhuǎn)動 作與另兩指關(guān)節(jié)的屈伸運動配合，能夠完成復(fù)雜的 空間運動，常稱為拇指的對掌運動⑻。 由以上分析知，人的手部結(jié)構(gòu)十分精細，動作極 ?53?