氣動股肉驅(qū)動的踝關節(jié)康復訓練裝置設計及控制特性研究.pdf

1、踝關節(jié)康復訓練是一種對患者的踝關節(jié)進行運動訓練，實現(xiàn)其運動功能康復的治療方法。踝關節(jié)是人體下肢最復雜的關節(jié)，也是最重要的一個關節(jié)之一。因為意外造成神經(jīng)損傷或者肢體損傷的病人，長時間不能自主運動，容易產(chǎn)生踝關節(jié)粘連和肌肉萎縮，因此有必要對踝關節(jié)進行合理、科學的康復訓練。在各種康復訓練運動中，等速持續(xù)被動運動(CPM，Continuous Passive Motion)和等速主動抗阻運動(ARM，ActiveResistance Motio

2、n)是目前應用最廣泛，而且公認是最有效的康復訓練方法。等速康復訓練運動需要專用的等速康復訓練裝置實現(xiàn)，傳統(tǒng)的等速康復訓練裝置以電機或氣缸作為驅(qū)動器，容易實現(xiàn)且控制特性好，但是缺乏安全性和柔順性。與此相比，氣動肌肉是一種新型的驅(qū)動器，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/長度特性，因此本文采用氣動肌肉作為驅(qū)動器，設計了踝關節(jié)康復訓練裝置和等速CPM、等速ARM控制器，并對裝置的控制特性進行了模擬實驗研究。
　　

3、 首先，本文根據(jù)踝關節(jié)康復訓練的要求，提出了踝關節(jié)康復訓練裝置的總體方案，并對氣動系統(tǒng)和機械系統(tǒng)進行了設計。
　　 其次，采用嵌入式系統(tǒng)作為康復訓練裝置的控制系統(tǒng)，對嵌入式硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)進行了設計，包括主控模塊和傳感器選型，測控回路、應用程序開發(fā)及其開發(fā)環(huán)境搭建，程序代碼開發(fā)等。
　　 然后，對康復訓練裝置的等速CPM控制特性進行了實驗研究。先在康復訓練裝置中應用前饋-PID反饋控制算法，然后在控制算法中加入給定超前