脚踝康复机器人及其位置控制研究开题报告

 2024-06-28 09:34:19

1. 本选题研究的目的及意义

近年来,随着人口老龄化趋势的加剧以及运动损伤人数的不断攀升,下肢运动功能障碍患者数量逐年递增,对康复医疗的需求日益迫切。

传统的康复训练主要依靠治疗师手动操作,存在着劳动强度大、效率低、治疗效果受治疗师主观因素影响较大等问题。

为了克服传统康复训练的局限性,近年来,康复机器人技术应运而生,并得到迅速发展。

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2. 本选题国内外研究状况综述

近年来,国内外学者在脚踝康复机器人及其位置控制方面进行了大量的研究,并取得了丰硕的成果。


国内研究现状国内在脚踝康复机器人的研究起步相对较晚,但发展迅速。

清华大学、哈尔滨工业大学、浙江大学等高校在康复机器人的结构设计、控制算法、临床应用等方面开展了深入研究,并取得了一系列重要成果。

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3. 本选题研究的主要内容及写作提纲

本课题的主要研究内容如下:
1.脚踝关节康复机理研究分析脚踝关节的解剖结构、运动特点和常见损伤类型,为康复机器人的设计提供理论依据。

研究现有的脚踝康复治疗方法,分析其优缺点,为康复机器人的功能设计提供参考。


2.脚踝康复机器人结构设计确定康复机器人的功能需求和设计目标,包括运动自由度、工作空间、承载能力等。

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4. 研究的方法与步骤

本研究将采用理论分析、仿真建模、实验验证相结合的研究方法,逐步开展以下研究工作:
1.文献调研阶段:查阅国内外相关文献,了解脚踝关节康复机理、康复机器人研究现状、位置控制策略等方面的最新进展,为本研究提供理论基础和技术参考。


2.系统设计阶段:根据脚踝关节的生物力学特性和运动规律,设计出符合人体工效学的康复机器人机械结构,并进行运动学和动力学分析,验证其可行性和合理性。


3.控制器设计与仿真阶段:研究适用于康复机器人的位置控制策略,设计控制器并进行参数整定,并通过仿真软件进行仿真实验,验证控制策略的有效性和控制系统的稳定性。

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5. 研究的创新点

本研究的创新点主要体现在以下几个方面:
1.设计一种新型脚踝康复机器人,该机器人将采用轻量化、模块化设计,并结合多种传感器信息,以实现对患者脚踝关节的多自由度运动辅助训练,提高康复训练的效率和安全性。


2.研究基于机器学习的脚踝康复机器人自适应控制策略,根据患者的个体差异和康复进程,自适应地调整控制参数,以实现个性化的康复训练,提高康复效果。


3.将虚拟现实技术应用于脚踝康复机器人系统,为患者创建沉浸式的康复训练环境,提高患者的训练兴趣和积极性,促进康复进程。

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6. 计划与进度安排

第一阶段 (2024.12~2024.1)确认选题,了解毕业论文的相关步骤。

第二阶段(2024.1~2024.2)查询阅读相关文献,列出提纲

第三阶段(2024.2~2024.3)查询资料,学习相关论文

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7. 参考文献(20个中文5个英文)

1.张帆,刘宏.下肢康复机器人研究现状与发展趋势[J].机器人,2021,43(05):613-626.

2.王涛,杜志江,郭健,等.柔性驱动下肢康复机器人的研究进展[J].机器人,2021,43(03):356-371.

3.熊宇航,孙立宁,王天,等.面向神经康复机器人的肌电信号分析与解码方法研究进展[J].自动化学报,2022,48(01):1-19.

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