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人工肌腱的外骨骼控制系统的研制开题报告

一、研究背景

外骨骼技术近年来受到广泛关注，其主要应用于康复医学领域。传统的外骨骼系统采用机械驱动方式，无法实现与人体肌肉神经系统的协同运动。因此，研制一种能够协同运动的外骨骼控制系统，对于帮助行动不便的人们恢复运动功能具有重要意义。

本研究旨在研制一种利用人工肌腱实现与人体神经系统协同运动的外骨骼控制系统。

二、研究内容

1、设计人工肌腱

通过材料力学、生物力学等方面的研究，设计出能够模拟人类肌肉的人工肌腱。重点研究肌腱的材料选择、织构设计和成型工艺，以达到逼真的仿生效果。

2、研究神经系统信号采集

利用一些生理学技术，实现外骨骼与神经系统之间的协同控制。根据传感器所采集的神经信号，对人工肌腱进行控制。

3、搭建外骨骼控制系统

将人工肌腱与外骨骼系统相结合，建立完整的外骨骼控制系统，实现与人类神经系统的协同运动。

三、研究意义

本研究的成果对于康复医学领域具有重要意义。通过研制出能够协同运动的外骨骼控制系统，可以帮助行动不便的人们恢复运动功能，提高他们的生活质量。

同时，本研究可以为智能假肢、智能康复器械等领域的发展提供有益的借鉴和参考。

四、研究方法

1、材料力学、生物力学等理论研究

2、采集肌肉运动信号并进行实验室测试

3、建立神经系统与外骨骼控制系统的模型，进行仿真模拟

4、制作样机并进行实验室测试及文献整理

五、预期成果

1、设计并制作人工肌腱，并进行实验室测试。掌握人工肌腱的制作和性能特点。

2、研究神经系统信号采集技术，实现神经信号采集。

3、建立具有协同运动特性的外骨骼控制系统，实现与人体神经系统的协同运动。

4、撰写相关研究论文，取得有关专利。

六、研究进度安排

本研究计划在两年内完成，进度安排如下：

第一年：

1、文献综述及理论研究。

2、设计人工肌腱并进行实验室测试。

3、采集神经信号并进行实验室测试。

第二年：

1、建立外骨骼控制系统模型，并进行系统仿真。

2、制作样机进行实验室测试。

3、撰写研究论文并提交有关专利。

七、预计经费

本研究所需经费为200万元，包括材料和设备采购费用、实验室使用费用以及人员工资等。

八、论文计划

本研究计划撰写一篇综述文章和两篇研究论文。综述文章主要对外骨骼技术及其发展趋势进行系统性综述；两篇研究论文分别介绍人工肌腱的设计及实验室测试，以及协同运动外骨骼控制系统的设计及实验室测试。

九、研究团队

本研究团队包括三名研究人员，分别从事外骨骼技术、生物力学和控制系统等领域的研究。团队成员具有博士学位或硕士学位，拥有丰富的科研经验。研究过程中将有多名本科生和研究生参与。