氣動(dòng)股肉驅(qū)動(dòng)的踝關(guān)節(jié)康復(fù)訓(xùn)練裝置設(shè)計(jì)及控制特性研究.pdf

1、踝關(guān)節(jié)康復(fù)訓(xùn)練是一種對(duì)患者的踝關(guān)節(jié)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練，實(shí)現(xiàn)其運(yùn)動(dòng)功能康復(fù)的治療方法。踝關(guān)節(jié)是人體下肢最復(fù)雜的關(guān)節(jié)，也是最重要的一個(gè)關(guān)節(jié)之一。因?yàn)橐馔庠斐缮窠?jīng)損傷或者肢體損傷的病人，長(zhǎng)時(shí)間不能自主運(yùn)動(dòng)，容易產(chǎn)生踝關(guān)節(jié)粘連和肌肉萎縮，因此有必要對(duì)踝關(guān)節(jié)進(jìn)行合理、科學(xué)的康復(fù)訓(xùn)練。在各種康復(fù)訓(xùn)練運(yùn)動(dòng)中，等速持續(xù)被動(dòng)運(yùn)動(dòng)(CPM，Continuous Passive Motion)和等速主動(dòng)抗阻運(yùn)動(dòng)(ARM，ActiveResistance Motio

2、n)是目前應(yīng)用最廣泛，而且公認(rèn)是最有效的康復(fù)訓(xùn)練方法。等速康復(fù)訓(xùn)練運(yùn)動(dòng)需要專(zhuān)用的等速康復(fù)訓(xùn)練裝置實(shí)現(xiàn)，傳統(tǒng)的等速康復(fù)訓(xùn)練裝置以電機(jī)或氣缸作為驅(qū)動(dòng)器，容易實(shí)現(xiàn)且控制特性好，但是缺乏安全性和柔順性。與此相比，氣動(dòng)肌肉是一種新型的驅(qū)動(dòng)器，不僅有較好的安全性和柔順性，還具有與生物肌肉非常相似的力/長(zhǎng)度特性，因此本文采用氣動(dòng)肌肉作為驅(qū)動(dòng)器，設(shè)計(jì)了踝關(guān)節(jié)康復(fù)訓(xùn)練裝置和等速CPM、等速ARM控制器，并對(duì)裝置的控制特性進(jìn)行了模擬實(shí)驗(yàn)研究。
　　

3、 首先，本文根據(jù)踝關(guān)節(jié)康復(fù)訓(xùn)練的要求，提出了踝關(guān)節(jié)康復(fù)訓(xùn)練裝置的總體方案，并對(duì)氣動(dòng)系統(tǒng)和機(jī)械系統(tǒng)進(jìn)行了設(shè)計(jì)。
　　 其次，采用嵌入式系統(tǒng)作為康復(fù)訓(xùn)練裝置的控制系統(tǒng)，對(duì)嵌入式硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)進(jìn)行了設(shè)計(jì)，包括主控模塊和傳感器選型，測(cè)控回路、應(yīng)用程序開(kāi)發(fā)及其開(kāi)發(fā)環(huán)境搭建，程序代碼開(kāi)發(fā)等。
　　 然后，對(duì)康復(fù)訓(xùn)練裝置的等速CPM控制特性進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。先在康復(fù)訓(xùn)練裝置中應(yīng)用前饋-PID反饋控制算法，然后在控制算法中加入給定超前