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北京市西城区广安门
内广义街5号广益大厦
大赛作品详情

作品名称:智能康复训练机器人
学校名称:辽宁大学
参赛队伍:帅过吴彦祖
参赛学生:高艺桐 刘琪琪  
指导老师:梁东明  

详细说明

 

本装置主要由支撑减重装置、外骨骼助行装置和跟随移动装置三部分组成。同时配置心率传感器、姿态传感器和压力传感器。其中支撑减重装置分为上肢支撑调节机构和身体减重调节机构两部分(减重支撑、减小压力);外骨骼助行装置分为大腿及小腿驱动机构、脚踝驱动机构、重心调节机构三部分(外骨骼助行、约束助行);跟随移动装置分为身体姿态采集模块、姿态对比与意图判断、行走机构、动力单元四部分(跟随移动、判读跟随)。

技术指标:1.移动速度15-30m/min 2.重心调整范围≥100mm 3.减重范围≥80Kg 4.安全承载 ≥100Kg5.外骨骼重量 ≤10Kg 6.数据采集速率≥1000 SPS 7.无线通信接口蓝牙 4.0版本 8.姿态传感器2个 9.心率检测精度 ≤1% 10.鞋垫阵列式压力传感器采集点27个。数基生命系统是人体系统的全维度数学模型,通过数字孪生基础上模拟个体健康演化和疾病发生发展过程,对生命的数据感知和数字化表示。外骨骼助行装置由平行四边形摆动杆、平行四边形平行杆、气弹簧、髋部支架、髋关节、大腿伺服缸、小腿伺服缸、大腿杆、膝关节、小腿杆、踝关节、足固定板、可调大腿杆、限位块、紧固螺钉、固定大腿杆、小腿杆、伺服缸、铰接座、铰链、驱动电机、驱动轮、万向轮组成。本团队经过大量的试验对比分析,进行了严格的外骨骼机器人的精确设计,对设计流程及实地应用进行了科学的研究及分析。技术实现:我的:个人信息、蓝牙、消息;训练数据:上传数据、历史记录、实时曲线;训练计划:下载、显示;注册登录:登录、注册;基本信息管理:用户信息管理:注册、审核、登录;病人信息管理:增加、修改、删除;训练计划管理:增加、修改、删除;训练数据:实时数据、周K线图、月K线图。

在使用时患者端显示蓝牙已连接,随之显示此刻的心率,步幅,步频,步压(左步压、右步压)。医生端数据库以表格形式或者曲线形式监测到病人历史数据。现有康复机器人有许多弊端:价格高昂、研发成本高、安全性低并且人机交互能力差驱动系统结构复杂、维修机制造成本高、使用可靠性难以保证、液压系统密封困难;体积较大、灵活性不便、穿戴困难;信号传递速度慢、运动速度稳定性差、速度及运动控制比较困难;功能单一,没能充分考虑人体运动机理和病患特征、缺乏锻炼时的趣味性;续航短,行程小、高精度控制困难。而本项目专注于研究一种基于外骨骼并可跟随患者移动的步态训练康复机器人,它能够通过外骨骼引导患者的下肢按照正常人的行走步态轨迹安全平稳地行动。该机器人可依据患者的意图实现方向和速度的控制,进而实现随动,有效地解决下至障碍患者的康复问题。

此项目的智能康复训练机器人可以与人工理疗师协同配合,减轻理疗师负担的同时还能提高康复效率,减少社会负担。结合康复医学运动疗法理论,设计了一种患者主动意识决策的伺服随动下肢康复训练机器人,构建了可调减重和外骨骼助行装置,采用实景化训练,保持正确步态,以促进肌群协同运动能力恢复,刺激并激活损伤的神经传导路。通过监测下肢康复过程中的步态和心率信息,构建体感网,研制训练效果评价系统,实现远程康复诊断和训练指导,有效提升患者康复训练质量,为下肢受损患者居家康复探索新的途径。本团队研发的该款下肢康复机器人是将外骨骼机器人技术直接作用于人体,通过穿戴形式代替康复医师传统的人工治疗,帮助患者通过站立和行走训练提升肌肉力量,恢复肢体神经。具有评估准确、大幅改善康复效果、提高康复效率、节约医疗康复资源等优势。

未来随着智能制造技术发展,还将推动康复机器人走进社区、家庭等,给患者更好的体验。本团队人员均为在校生,本项目的成功能够有效提升学生的创新能力,实现思维与实践的一体化应用。本团队将定期开展公益讲座和免费下肢检查,为产品需求化较高的人群进行下肢健康专业知识的讲授,引领大众化的自身健康关注意识。同时,本团队人员均为在校大学生,本项目的成功能够有效提升学生的创新能力,实践思维和实践的一体化应用。根据《中国发展报2020》,到2050年我国的老年人口将接近5亿,再加上各种意外和疾病造成的下肢事故,下肢运动障碍患者将逐年递增,这对下肢康复器械的需求量会非常巨大。

当前以习近平新时代中国特色社会主义思想为指导全面贯彻党的十九大和十九届四中、五中、六中全会精神,坚持实施健康中国,把康复医疗服务放在医疗服务体系建设的重要位置全面加强康复医疗服务能力建设,充分发挥康复医疗机构的作用,有利于提高医疗资源整体利用效率与效益。逐步构建完善的医疗服务体系,促进康复医学事业全面、协调、可持续发展,积极应对人口老龄化的国家战略,进一步加强康复医疗服务体系建设,加快推动康复医疗服务高质量发展,逐步满足群众多样化、差异化的康复医疗服务需求。

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