上肢康复机器人康复训练专家系统的研究与应用

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很多脑卒中患者由于未得到康复治疗而发生“废用综合征”,或采取了非科学的康复治疗而发生“误用综合征”。及早、充分、科学的康复治疗至关重要。如何为患者提供良好的医疗资源是社会各界关心的问题。一种解决办法是将康复机器人用于偏瘫康复中,为患者提供可靠的自助式诊疗。专家系统作为一种发展成熟的智能控制技术,广泛应用于医学诊断和工业控制等领域,目前与康复机器人的结合尚不多见,但恰好扬其所长。本文对康复训练专家系统进行研究和开发,主要工作如下:(1)介绍偏瘫康复医学相关理论,论证运动疗法的必要性和有效性。分析现有外骨骼五自由度外骨骼上肢康复机器人实验平台软硬件配置及运动特性,以便进一步探讨控制决策的产生;(2)论证专家系统用于康复机器人的适宜性和可行性。康复训练专家系统既可作为辅助诊断软件,供康复医师参考或为患者提供自助式诊疗服务,也可为康复机器人提供控制决策;(3)开发了上肢康复机器人康复训练专家系统,重点探索推理算法。在知识库部分,选取Brunnstrom康复评价量表为知识素材,抽取整理成为四层推理网络,并借鉴主观贝叶斯模型中的充分性因子和必要性因子对知识间因果强度做出规定,该规定系向康复医师咨询所得;在推理机部分,提出积分推理的概念,并基于此设计了快速和安全两种推理模式,分别遵循“趋真避伪”和“全参与和概率累计传递”的核心思想完成了算法的构想并用软件实现;在人机交互界面部分,采用控制台交互界面,在程序运行时负责问询用户和输出结果;在系统维护部分,利用知识存储的链表结构定位并进行添加、删除、修改等工作;(4)针对基于规则的产生式系统中的决策冲突问题,提出了一种基于数据结构的冲突消解方法。通过引入冲突消解副推理机,为如何选择规则提供规则,从而解决了多条规则同时触发造成的困境。
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