【摘 要】
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目前,外骨骼机器人已经在成人康复领域有了一定规模的应用,但在脑瘫等儿童康复领域还未形成大范围的应用规模,市面上亦缺乏成熟的儿童外骨骼机器人,有关外骨骼机器人对儿童运动能力的研究也很初步,缺少外骨骼机器人对儿童步态的影响及运动功能评估研究。因此,本论文针对该问题,对AIDER儿童外骨骼机器人步行状态下的运动功能及步态影响进行了研究,以验证儿童外骨骼机器人对于儿童地面步态训练是否是可行的,步态生物力学
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目前,外骨骼机器人已经在成人康复领域有了一定规模的应用,但在脑瘫等儿童康复领域还未形成大范围的应用规模,市面上亦缺乏成熟的儿童外骨骼机器人,有关外骨骼机器人对儿童运动能力的研究也很初步,缺少外骨骼机器人对儿童步态的影响及运动功能评估研究。因此,本论文针对该问题,对AIDER儿童外骨骼机器人步行状态下的运动功能及步态影响进行了研究,以验证儿童外骨骼机器人对于儿童地面步态训练是否是可行的,步态生物力学变化是否符合正常健康步态变化特征,主要内容包括以下几个方面:基于人体下肢关节运动机理及步态生物力学知识基础,从外骨骼人机系统整体和穿戴儿童下肢关节运动特征两个方面选取评估指标,构建评估参数体系。从外骨骼人机系统整体出发,探究儿童穿戴外骨骼进行步行训练时,外骨骼系统的运动稳定性、人机系统被动性、步态对称性以及运动学、动力学等参数特征;从穿戴者角度出发,结合定量和定性分析方法,探究儿童穿戴外骨骼机器人行走时下肢关节的运动稳定性、对称性和差异性,为评估指标体系在儿童外骨骼机器人步行状态下运动功能的实际验证搭建较为完整的评估框架。基于选取和建立的儿童外骨骼机器人评价指标框架,对AIDER儿童外骨骼机器人步行状态下的运动功能进行实际的系统验证。根据选取的指标参数和评估目的,设计实验方案,利用Vicon三维步态分析系统和测力台采集实验儿童在未穿戴与穿戴AIDER儿童外骨骼机器人两种条件下的步态数据、运动学、动力学数据,并对实验采集数据进行处理计算、统计和分析,综合不同指标计算结果从外骨骼人机系统整体和穿戴儿童下肢关节运动特征两个方面对AIDER儿童外骨骼机器人步行状态下的运动功能完成了评估与分析。本文依据步态分析理论和外骨骼机器人系统的功能特点,选取不同的评估指标,系统的建立了儿童外骨骼机器人步行功能评估指标体系,并基于实际系统进行实验验证。通过计算和分析各类评估指标,实现了对AIDER儿童外骨骼机器人步行功能的应用评估,验证儿童外骨骼机器人对于儿童地面步态训练是可行的,为后续AIDER儿童外骨骼机器人步行功能的改进及脑瘫儿童临床步态训练实验提供可供参考的理论分析和数据基础。
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