燕山大學(xué)　基于人機(jī)共融的神經(jīng)環(huán)路調(diào)控康復(fù)機(jī)械手設(shè)計

張鵬　孫利

辦學(xué)特色

我校工業(yè)設(shè)計專業(yè)依托河北省設(shè)計創(chuàng)新及產(chǎn)業(yè)發(fā)展研究中心（設(shè)計學(xué)智庫）、河北省智能工業(yè)設(shè)計技術(shù)創(chuàng)新中心等平臺，服務(wù)京津冀協(xié)同發(fā)展、北戴河國際生命健康產(chǎn)業(yè)園區(qū)等國家重大戰(zhàn)略實施，圍繞產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級、“健康中國”戰(zhàn)略深化等經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展重大需求，開展了具有區(qū)域和行業(yè)特色的社會服務(wù)，并形成了康輔產(chǎn)品個性化設(shè)計、康輔產(chǎn)品智能化設(shè)計、康復(fù)訓(xùn)練系統(tǒng)虛擬仿真與交互設(shè)計、康輔產(chǎn)品人機(jī)工學(xué)研究多個優(yōu)勢特色方向，為國家和地方康養(yǎng)產(chǎn)業(yè)技術(shù)發(fā)展提供科研服務(wù)和技術(shù)支持，為企業(yè)提供研發(fā)到設(shè)計全流程服務(wù)。

基于人機(jī)共融的神經(jīng)環(huán)路調(diào)控康復(fù)機(jī)械手設(shè)計

設(shè)計者：張鵬

指導(dǎo)老師：孫利

院校：燕山大學(xué)

作者闡述：針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，對康復(fù)機(jī)械手進(jìn)行模塊化設(shè)計，得出一款由直線推桿電機(jī)驅(qū)動、局部閉鏈?zhǔn)畻U結(jié)構(gòu)傳動，能夠進(jìn)行人機(jī)融合的閉鏈級聯(lián)式可穿戴外骨骼機(jī)械手?；贑PM 理論和多自由度以及欠驅(qū)動原理設(shè)計了一款可穿戴式神經(jīng)康復(fù)機(jī)械手，使康復(fù)機(jī)械手可以進(jìn)行舒適、精確、穩(wěn)定的康復(fù)訓(xùn)練，靈活實現(xiàn)主被動訓(xùn)練模式的自由切換，構(gòu)建任務(wù)導(dǎo)向型五指協(xié)調(diào)功能性康復(fù)訓(xùn)練。

指導(dǎo)老師 孫利

孫利，燕山大學(xué)教授，工學(xué)博士，博士生導(dǎo)師。主要從事智慧康養(yǎng)輔具設(shè)計研發(fā)、機(jī)械裝備產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計理論與方法研究。從事智能康復(fù)輔具設(shè)計研究10多年，有深厚的高端裝備創(chuàng)新工業(yè)設(shè)計理論和實踐基礎(chǔ)。

導(dǎo)師點評：作品《基于人機(jī)共融的神經(jīng)環(huán)路調(diào)控康復(fù)機(jī)械手設(shè)計》，設(shè)計思路非常具有前瞻性，并在現(xiàn)有技術(shù)的基礎(chǔ)上進(jìn)行了深入改進(jìn)。針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，對康復(fù)機(jī)械手進(jìn)行模塊化設(shè)計，設(shè)計出一款由直線推桿電機(jī)驅(qū)動、局部閉鏈?zhǔn)畻U結(jié)構(gòu)傳動、 能夠進(jìn)行人機(jī)融合的閉鏈級聯(lián)式可穿戴外骨骼機(jī)械手。基于 CPM 理論和多自由度以及欠驅(qū)動原理設(shè)計了一款可穿戴式神經(jīng)康復(fù)機(jī)械手，使康復(fù)機(jī)械手可以進(jìn)行舒適、精確、穩(wěn)定的康復(fù)訓(xùn)練，靈活實現(xiàn)主被動訓(xùn)練模式的自由切換，構(gòu)建任務(wù)導(dǎo)向型的五指協(xié)調(diào)功能性康復(fù)訓(xùn)練。綜合運(yùn)用了多項技術(shù)理論和原理，以提高機(jī)械手的功能性和康復(fù)效果。閉鏈級聯(lián)式結(jié)構(gòu)可以提供更好的穩(wěn)定性和運(yùn)動精度，而可穿戴式設(shè)計使機(jī)械手能夠與患者實現(xiàn)更好的人機(jī)融合，這對于患者的接受度和訓(xùn)練效果至關(guān)重要。同時該設(shè)計還進(jìn)行了實驗驗證和工程化實施，驗證了該設(shè)計在康復(fù)領(lǐng)域的可行性和實用性并提供了許多值得深入研究的方向，在整個研究過程中，從需求層設(shè)想前瞻化、到行為層貼合最大化，逐步得出結(jié)構(gòu)層的交互自然、合理化，既能夠貼合老年用戶的生理特征，又能夠引導(dǎo)用戶行為，極大地增強(qiáng)輔助機(jī)械手的多適性，使其在成功的愉悅體驗中激發(fā)訓(xùn)練的積極性，反復(fù)通過訓(xùn)練強(qiáng)化患者的正確行為，最大限度地提高自身功能，從而提高生活質(zhì)量，恢復(fù)自信，減少家庭成員及社會負(fù)擔(dān)，這種創(chuàng)新對于推動康復(fù)機(jī)械手技術(shù)的發(fā)展具有積極意義。人口老齡化加速市場空間增長。本設(shè)計的實施將推動腦卒中患者的及時發(fā)現(xiàn)和有效治療，使腦卒中患者病情得到及早康復(fù)，同時后期治療的相對較及時，這可避免腦卒中患者因長期的高昂的治療費(fèi)用致貧返貧。由此可見，本研究具備多重經(jīng)濟(jì)社會效應(yīng)，表現(xiàn)為不僅具有良好的商業(yè)價值，而且對于推動公共衛(wèi)生健康問題的解決，甚至于緩解因病致貧的社會問題都具有重大的現(xiàn)實意義。