全模式施力器的設(shè)計及其動態(tài)特性研究.pdf

1、在康復(fù)醫(yī)療和體育健身領(lǐng)域，肌力測評是準(zhǔn)確評估病人或運(yùn)動員當(dāng)前的肌力水平并據(jù)此制定康復(fù)、訓(xùn)練計劃的基本環(huán)節(jié)，提高肌力訓(xùn)練效率對于病人和運(yùn)動員來說至關(guān)重要。另外，老年人肌力衰弱問題需要切實關(guān)注，全民健身運(yùn)動也需要科學(xué)高效的訓(xùn)練方法。現(xiàn)有的肌力測評及訓(xùn)練設(shè)備主要由國外壟斷，高昂的價格和維護(hù)費(fèi)用使得只有少數(shù)城市的中心醫(yī)院及科研院所配備，并且單次使用成本居高不下。因此，研制開發(fā)滿足肌力測評和訓(xùn)練要求、同時成本較低的全模式施力器不僅具有研究意義，也

2、有廣泛的市場前景。
　　本研究通過深入研究肌力測評及訓(xùn)練原理，為全模式施力器的設(shè)計提供了醫(yī)學(xué)生理學(xué)理論基礎(chǔ)，并由此提出全模式施力器需具備的功能要求及性能參數(shù)。根據(jù)這些功能和參數(shù)，探討了全模式施力器的實現(xiàn)方式并選擇交流伺服電機(jī)作為全模式施力器的執(zhí)行元件。通過研究伺服電機(jī)的控制原理和性能調(diào)整參數(shù)，為全模式施力器的設(shè)計尤其是控制算法的設(shè)計奠定理論基礎(chǔ)。進(jìn)一步，通過搭建以PLC為上位機(jī)控制伺服驅(qū)動器及伺服電機(jī)，以扭矩傳感器作為反饋元件檢測

3、實時扭矩，以觸摸屏實現(xiàn)人機(jī)交互的全模式施力器，實現(xiàn)了等張、等長、被動、等速四種訓(xùn)練模式。針對全模式施力器的器轉(zhuǎn)矩、速度波動等問題，設(shè)計了相應(yīng)的PLC程序算法予以解決。通過PLC的數(shù)據(jù)日志功能，對全模式施力器進(jìn)行性能測試，測試結(jié)果表明選用伺服電機(jī)作為全模式施力器的執(zhí)行元件的方案是可行的。為進(jìn)一步測試和改進(jìn)全模式施力器的性能，搭建了施力器測試實驗臺。該測試實驗臺可以輸出與時間呈特定關(guān)系的轉(zhuǎn)矩、速度，從而可以有效模擬實際使用過程中受試者的轉(zhuǎn)矩