面向康复的外肌肉式运动辅助机器人关键技术研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    U1813214
  • 项目类别:
    联合基金项目
  • 资助金额:
    295.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    F0309.机器人学与智能系统
  • 结题年份:
    2022
  • 批准年份:
    2018
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2019-01-01 至2022-12-31

项目摘要

In order to handle the following four aspects of the patient participation, safety, neural plasticity and rehabilitation performance of the rehabilitation robot, this proposal focuses on the following fundamental problems: biology-machine autonomic interaction based on neural decoding, the design of humanoid external-muscle distributed drive and compliant control, rebuilding neural pathway with functional electrical stimulation, as well as strengthen rehabilitation performance for motion assistive function. Some fundamental scientific methods will be proposed, e.g. EEG/EMG fusion based neural decoding and perceptual interaction, shape memory alloy based artificial external-muscle drive and compliant control, FES based neuro-motor pathway reverse remodeling, motion auxiliary-oriented strengthen rehabilitation strategy and so on. And then, the general methodology for the wearable motion-assisted rehabilitation robot will be established. Based on the above theoretical methods, active sensing technology, compliant drive technology, neural plasticity and rehabilitation enhance technology and other unit technology will be proposed. We will also develop the experimental platform to validate feasibility and effectiveness of theoretical methods and technology proposed. The developed prototype will be further demonstrated with respect to the application scenarios such as physical injury treatment and motion rebuilding. The achievement of the project will promote the development of medical services in Shenzhen as well as the rest of the country.
本项目面向运动功能损伤康复机器人亟需的患者参与度、安全性、神经可塑性及康复效能等四个方面的需求,聚焦“基于神经解码的生机自主交互”、“拟人外肌肉分布式驱动与柔顺控制”、“功能性电刺激驱动的神经通路重塑”、“面向运动辅助功能的康复效能强化”等四个方面的基础科学问题,深入开展基于脑/肌电等多源信息融合的神经解码与感知交互方法、基于记忆合金的仿生外肌肉驱动与控制方法、基于功能性无创深度电刺激的肌肉运动神经逆向重塑方法及面向运动辅助的康复强化策略等研究工作,构建可穿戴运动辅助康复机器人共性技术体系;以上述理论方法为基础构成康复机器人主动感知技术、柔性驱动技术、神经通路重建技术及康复强化技术等单元技术;研制实验平台系统,全面验证本项目提出的理论方法与技术的可行性和有效性;面向肢体损伤康复治疗,开展应用示范。促进深圳市医疗服务发展,为实现“人人享有康复服务”的国家战略目标提供理论方法基础和技术支撑。

结项摘要

本项目针对当前运动康复机器人在患者参与度、安全性、神经可塑性及康复有效性等四个方面的所存在的问题,聚焦基于神经信息的人机智能交互、外肌肉分布式柔性驱动与控制、基于电刺激的神经重塑、运动辅助康复效能优化四个方面的科学问题,深入开展基于脑肌电等生理信息的神经解码与智能交互方法、基于柔性材料的仿生驱动与控制方法、非理想场景意图识别鲁棒增强方法、功能性电刺激系统开发及自适应参数估计方法、康复等级量化评估方法及末端牵引式康复策略强化方法等方面的研究工作,构建柔性可穿戴康复机器人共性技术体系。上述方法形成康复机器人主动意图感知技术、柔性驱动技术、神经通路重塑技术及康复强化技术等单元技术,研制搭建了电刺激系统、基于功能性电刺激的运动辅助系统、肌电触发的手部康复系统、可穿戴柔性下肢外骨骼及基于肌电交互的末端牵引式系统平台,全面验证所提出方法的有效性和实用性。针对卒中患者开展应用示范,促进医疗康复的领域发展,为实现“人人享有康复服务”的国家战略目标提供理论方法基础和技术支撑。

项目成果

期刊论文数量(35)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(11)
专利数量(8)
Integral barrier Lyapunov function-based adaptive fuzzy output feedback control for nonlinear delayed systems with time-varying full-state constraints
时变全状态约束非线性时滞系统基于积分障碍Lyapunov函数的自适应模糊输出反馈控制
  • DOI:
    10.1002/acs.3172
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    International Journal of Adaptive Control and Signal Processing
  • 影响因子:
    3.1
  • 作者:
    Dan Ye;Kaiyu Wang;Haijiao Yang;Xingang Zhao
  • 通讯作者:
    Xingang Zhao
基于卷积神经网络的自适应样本加权脑机接口建模
  • DOI:
    10.13976/j.cnki.xk.2019.9054
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    信息与控制
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    邹宜君;赵新刚;徐卫良;韩建达
  • 通讯作者:
    韩建达
面向水下抓取作业的复合腔体仿生软体手设计
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    机器人
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    韩非;张道辉;赵新刚;窦建松;孙延旭
  • 通讯作者:
    孙延旭
A Time-Independent Control System for Natural Human Gait Assistance With a Soft Exoskeleton
具有软外骨骼的与时间无关的人类自然步态辅助控制系统
  • DOI:
    10.1109/tro.2022.3226365
  • 发表时间:
    2023-04-01
  • 期刊:
    IEEE TRANSACTIONS ON ROBOTICS
  • 影响因子:
    7.8
  • 作者:
    Tan,Xiaowei;Zhang,Bi;Zhao,Yiwen
  • 通讯作者:
    Zhao,Yiwen
柔性下肢外骨骼机器人研究进展及关键技术分析
  • DOI:
    10.13973/j.cnki.robot.190474
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    机器人
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    赵新刚;谈晓伟;张弼
  • 通讯作者:
    张弼

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其他文献

高速永磁爪极电机铁耗与空气摩擦损耗计算
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    电工技术学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    赵新刚;张凤阁;赵鑫;Wenping Cao
  • 通讯作者:
    Wenping Cao
形状记忆合金驱动器的自适应滑模反步控制
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    控制理论与应用
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    李晓光;张弼;赵新刚;张道辉
  • 通讯作者:
    张道辉
基于单通道sEMG分解的手部动作识别方法
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    机械工程学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    熊安斌;丁其川;赵新刚;韩建达
  • 通讯作者:
    韩建达
气动人工肌肉拮抗关节的力与刚度独立控制
  • DOI:
    10.13973/j.cnki.robot.180256
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    机器人
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    张道辉;赵新刚;韩建达;马红阳;张弼
  • 通讯作者:
    张弼
固定电价与可再生能源配额制:基于中国电力市场的比较
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    中国科技论坛(
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    郭炜煜;赵新刚;冯霞
  • 通讯作者:
    冯霞

其他文献

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赵新刚的其他基金

面向弱能力人群的智能行为辅助机器人关键技术研究
  • 批准号:
    U22A2067
  • 批准年份:
    2022
  • 资助金额:
    258.00 万元
  • 项目类别:
    联合基金项目
具有自然柔性与本体感性能力的上肢肌电假肢技术研究
  • 批准号:
    61773369
  • 批准年份:
    2017
  • 资助金额:
    66.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目
基于生物信息感知的双侧镜像康复机器人控制方法研究
  • 批准号:
    61273355
  • 批准年份:
    2012
  • 资助金额:
    83.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目
基于人手遥控行为学习的移动机器人控制方法研究
  • 批准号:
    60705028
  • 批准年份:
    2007
  • 资助金额:
    21.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目

相似国自然基金

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相似海外基金

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AI项目解读示例

课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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