基于末端牵引式康复机器人的定量化上肢运动功能评估研究

摘要

目的为在现有基于末端牵引式康复机器人训练系统基础上建立定量化上肢运动功能评估系统,本文设计了基于画圆和直线两类运动任务的定量化上肢运动功能评估参数并通过不同运动方向的人机交互试验验证评估参数的有效性.方法在已有康复机器人的软硬件系统基础上,通过交互软件设计了用户控制摇杆末端进行画圆与画直线两类人机交互任务.8位志愿者参与了试验.通过对于电机运动参数采集与分析设计用于定量化评估上肢运动能力的评估参量,进一步使用统计学t检验结合对画圆的顺、逆时针组和画直线的外围线组与倾斜线组之间进行对比研究,利用统计学方法验证所设计的评估参数的有效性.结果针对8名志愿者的逆时针画圆运动圆度偏移量分值(91.64±3.45)均明显高于顺时针运动圆度偏移量分值(87.84±3.98).针对志愿者的点到点直线运动试验中轨迹长度差与最大法向偏移量在外围线组的数值明显低于倾斜线组,平均速度与平均加速度在外围线组的数值明显高于倾斜线组,平均法向偏移量、末端精准定位能力与完成时间在不同方向直线组之间没有明显的数值差异.结论本文设计的圆度偏移量可有效表征健康成人在操作康复机器人进行画圆运动时的上肢运动功能,轨迹长度差、最大法向偏移量、平均速度与平均加速度可有效评估点到点画直线运动时的上肢运动功能.对比已有相关研究发现人体上肢在相对身体不同位置时对于运动控制的能力会有区别,可能与上肢功能位相关.