下肢康復(fù)醫(yī)療外骨骼訓(xùn)練氣動控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、“外骨骼”是“人機(jī)一體化”的典型代表之一，它充分發(fā)揮了機(jī)器能夠重復(fù)勞動的優(yōu)勢，很好的彌補(bǔ)了人的體力及精力的不足。另外，“外骨骼”盡可能地接近人的生理結(jié)構(gòu)，人穿戴起來不會感到不適和別扭。利用外骨骼技術(shù)來開發(fā)幫助腦卒中患者恢復(fù)行走能力的醫(yī)療康復(fù)器械是外骨骼技術(shù)應(yīng)用的一個領(lǐng)域。傳統(tǒng)的醫(yī)療康復(fù)器械一般都需要理療師額外的幫助，這不僅帶來繁重的體力勞動，不利于理療師把精力集中在評估患者康復(fù)效果和康復(fù)方案的制定上。而基于外骨骼技術(shù)的醫(yī)療康復(fù)器械則可以

2、很好地解決以上問題。以往的外骨骼康復(fù)醫(yī)療器械多是采用伺服電機(jī)來作為它的驅(qū)動器，但伺服電機(jī)價(jià)格昂貴，對驅(qū)動電路要求高，存在易燒壞和漏電的問題。本文介紹的基于氣動控制系統(tǒng)的下肢康復(fù)醫(yī)療外骨骼，目的就是為了采用一種與伺服電機(jī)完全不同的驅(qū)動方式來達(dá)到與之相近的康復(fù)治療效果。
　　 本課題采用氣動控制系統(tǒng)作為主體搭建了一套下肢外骨骼康復(fù)醫(yī)療器械用以輔助恢復(fù)腦卒中患者的行走能力。氣動系統(tǒng)避免了伺服電機(jī)由于受到其驅(qū)動電路小型化而帶來的技術(shù)難題

3、的限制，使其在元器件選型方面相對寬松。在應(yīng)用領(lǐng)域來看，氣動系統(tǒng)在一些位置閉環(huán)控制精度要求不是很高的情況下相對于伺服電機(jī)具有很大的優(yōu)勢，在成本上也遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于伺服電機(jī)。這套氣動下肢外骨骼康復(fù)醫(yī)療器械以氣泵為動力源，用氣缸作驅(qū)動器，以及氣動比例流量閥作控制閥構(gòu)成主體，并在此基礎(chǔ)上對合適的控制策略進(jìn)行了大量的分析，提出一套切實(shí)可行而又對氣動系統(tǒng)有較好控制效果的控制算法，并根據(jù)此算法分別設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了上位機(jī)和下位機(jī)的控制系統(tǒng)硬件。另外，開發(fā)了一套虛擬儀