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1、機械制造及其自動化專業(yè)畢業(yè)論文 精品論文 柔順膝關(guān)節(jié)康復器結(jié)構(gòu)及控制技術(shù)研究關(guān)鍵詞:膝關(guān)節(jié)康復 康復訓練器 康復器驅(qū)動 計算機控制摘要:持續(xù)被動運動(CPM)是目前膝關(guān)節(jié)損傷患者術(shù)后康復訓練的重要方法。傳統(tǒng)的CPM康復訓練器械多是機械-電機式的,雖然可以達到很高的位置精度,但為患者提供的是剛性、被動的鍛煉。傳統(tǒng)的CPM機與患者的剛性接觸容易對患者造成二次傷害;另一方面,被動運動無法滿足患者康復后期肢體的肌肉力量訓練要求,而大量的臨床觀察和統(tǒng)計表明:術(shù)后進行主-被動綜合訓練與只進行被動訓練相比,可明顯減輕患者疼痛,加快關(guān)節(jié)功能康復。因此,研究開發(fā)一種柔順的主-被動結(jié)合的新型膝關(guān)節(jié)康復訓練器,具有
2、重要的學術(shù)意義和實際應用價值。本研究主要內(nèi)容包括: (1)研究并提出了一種利用氣動人工肌肉和氣缸串聯(lián)組成復合驅(qū)動器作為動力源的新型柔順膝關(guān)節(jié)康復器械新結(jié)構(gòu)。利用氣動人工肌肉的柔順性,克服了傳統(tǒng)CPM機只提供剛性訓練的弊端。利用氣缸的長行程解決了氣動肌肉行程短導致膝關(guān)節(jié)彎曲角度小的技術(shù)難題。通過單獨控制氣缸兩腔壓力來靈活驅(qū)動活塞自由伸縮,實現(xiàn)了膝關(guān)節(jié)康復器主動訓練功能。 (2)為了實現(xiàn)不同康復階段對不同訓練要求的控制,對膝關(guān)節(jié)康復器的控制系統(tǒng)進行研究。根據(jù)研究的實際情況,確定了PC機+數(shù)據(jù)采集卡的控制方法,軟件控制平臺選擇LabVIEW軟件對傳感器和控制閥進行控制。各訓練參數(shù)在模塊中均可調(diào),滿足
3、了人機交互要求。通過控制各驅(qū)動器工作壓力及壓力變化方式,實現(xiàn)了膝關(guān)節(jié)康復器的周期、平穩(wěn)動作。 (3)研究建立了柔順膝關(guān)節(jié)康復器的理論模型,并對柔順康復器樣機的工作特性進行了試驗研究。結(jié)果表明:康復器在被動和主動運動方式下的最大轉(zhuǎn)角分別為82°和130°。在試驗對象體重為45kg的情況下,康復器完成一個彎曲伸展周期的時間為25s,速度為6°/s,平均角加速度為2.5°/s2。試驗結(jié)果同時表明康復器滿足了柔順性和主-被動訓練相結(jié)合的功能要求。正文內(nèi)容 持續(xù)被動運動(CPM)是目前膝關(guān)節(jié)損傷患者術(shù)
4、后康復訓練的重要方法。傳統(tǒng)的CPM康復訓練器械多是機械-電機式的,雖然可以達到很高的位置精度,但為患者提供的是剛性、被動的鍛煉。傳統(tǒng)的CPM機與患者的剛性接觸容易對患者造成二次傷害;另一方面,被動運動無法滿足患者康復后期肢體的肌肉力量訓練要求,而大量的臨床觀察和統(tǒng)計表明:術(shù)后進行主-被動綜合訓練與只進行被動訓練相比,可明顯減輕患者疼痛,加快關(guān)節(jié)功能康復。因此,研究開發(fā)一種柔順的主-被動結(jié)合的新型膝關(guān)節(jié)康復訓練器,具有重要的學術(shù)意義和實際應用價值。本研究主要內(nèi)容包括: (1)研究并提出了一種利用氣動人工肌肉和氣缸串聯(lián)組成復合驅(qū)動器作為動力源的新型柔順膝關(guān)節(jié)康復器械新結(jié)構(gòu)。利用氣動人工肌肉的柔順性
5、,克服了傳統(tǒng)CPM機只提供剛性訓練的弊端。利用氣缸的長行程解決了氣動肌肉行程短導致膝關(guān)節(jié)彎曲角度小的技術(shù)難題。通過單獨控制氣缸兩腔壓力來靈活驅(qū)動活塞自由伸縮,實現(xiàn)了膝關(guān)節(jié)康復器主動訓練功能。 (2)為了實現(xiàn)不同康復階段對不同訓練要求的控制,對膝關(guān)節(jié)康復器的控制系統(tǒng)進行研究。根據(jù)研究的實際情況,確定了PC機+數(shù)據(jù)采集卡的控制方法,軟件控制平臺選擇LabVIEW軟件對傳感器和控制閥進行控制。各訓練參數(shù)在模塊中均可調(diào),滿足了人機交互要求。通過控制各驅(qū)動器工作壓力及壓力變化方式,實現(xiàn)了膝關(guān)節(jié)康復器的周期、平穩(wěn)動作。 (3)研究建立了柔順膝關(guān)節(jié)康復器的理論模型,并對柔順康復器樣機的工作特性進行了試驗研究
6、。結(jié)果表明:康復器在被動和主動運動方式下的最大轉(zhuǎn)角分別為82°和130°。在試驗對象體重為45kg的情況下,康復器完成一個彎曲伸展周期的時間為25s,速度為6°/s,平均角加速度為2.5°/s2。試驗結(jié)果同時表明康復器滿足了柔順性和主-被動訓練相結(jié)合的功能要求。持續(xù)被動運動(CPM)是目前膝關(guān)節(jié)損傷患者術(shù)后康復訓練的重要方法。傳統(tǒng)的CPM康復訓練器械多是機械-電機式的,雖然可以達到很高的位置精度,但為患者提供的是剛性、被動的鍛煉。傳統(tǒng)的CPM機與患者的剛性接觸容易對患者造成二次傷害;另一方面
7、,被動運動無法滿足患者康復后期肢體的肌肉力量訓練要求,而大量的臨床觀察和統(tǒng)計表明:術(shù)后進行主-被動綜合訓練與只進行被動訓練相比,可明顯減輕患者疼痛,加快關(guān)節(jié)功能康復。因此,研究開發(fā)一種柔順的主-被動結(jié)合的新型膝關(guān)節(jié)康復訓練器,具有重要的學術(shù)意義和實際應用價值。本研究主要內(nèi)容包括: (1)研究并提出了一種利用氣動人工肌肉和氣缸串聯(lián)組成復合驅(qū)動器作為動力源的新型柔順膝關(guān)節(jié)康復器械新結(jié)構(gòu)。利用氣動人工肌肉的柔順性,克服了傳統(tǒng)CPM機只提供剛性訓練的弊端。利用氣缸的長行程解決了氣動肌肉行程短導致膝關(guān)節(jié)彎曲角度小的技術(shù)難題。通過單獨控制氣缸兩腔壓力來靈活驅(qū)動活塞自由伸縮,實現(xiàn)了膝關(guān)節(jié)康復器主動訓練功能。
8、 (2)為了實現(xiàn)不同康復階段對不同訓練要求的控制,對膝關(guān)節(jié)康復器的控制系統(tǒng)進行研究。根據(jù)研究的實際情況,確定了PC機+數(shù)據(jù)采集卡的控制方法,軟件控制平臺選擇LabVIEW軟件對傳感器和控制閥進行控制。各訓練參數(shù)在模塊中均可調(diào),滿足了人機交互要求。通過控制各驅(qū)動器工作壓力及壓力變化方式,實現(xiàn)了膝關(guān)節(jié)康復器的周期、平穩(wěn)動作。 (3)研究建立了柔順膝關(guān)節(jié)康復器的理論模型,并對柔順康復器樣機的工作特性進行了試驗研究。結(jié)果表明:康復器在被動和主動運動方式下的最大轉(zhuǎn)角分別為82°和130°。在試驗對象體重為45kg的情況下,康復器完成一個彎曲伸展周期的時
9、間為25s,速度為6°/s,平均角加速度為2.5°/s2。試驗結(jié)果同時表明康復器滿足了柔順性和主-被動訓練相結(jié)合的功能要求。持續(xù)被動運動(CPM)是目前膝關(guān)節(jié)損傷患者術(shù)后康復訓練的重要方法。傳統(tǒng)的CPM康復訓練器械多是機械-電機式的,雖然可以達到很高的位置精度,但為患者提供的是剛性、被動的鍛煉。傳統(tǒng)的CPM機與患者的剛性接觸容易對患者造成二次傷害;另一方面,被動運動無法滿足患者康復后期肢體的肌肉力量訓練要求,而大量的臨床觀察和統(tǒng)計表明:術(shù)后進行主-被動綜合訓練與只進行被動訓練相比,可明顯減輕患者疼痛,加快關(guān)節(jié)功能康復。因此,研究開發(fā)一種柔順的
10、主-被動結(jié)合的新型膝關(guān)節(jié)康復訓練器,具有重要的學術(shù)意義和實際應用價值。本研究主要內(nèi)容包括: (1)研究并提出了一種利用氣動人工肌肉和氣缸串聯(lián)組成復合驅(qū)動器作為動力源的新型柔順膝關(guān)節(jié)康復器械新結(jié)構(gòu)。利用氣動人工肌肉的柔順性,克服了傳統(tǒng)CPM機只提供剛性訓練的弊端。利用氣缸的長行程解決了氣動肌肉行程短導致膝關(guān)節(jié)彎曲角度小的技術(shù)難題。通過單獨控制氣缸兩腔壓力來靈活驅(qū)動活塞自由伸縮,實現(xiàn)了膝關(guān)節(jié)康復器主動訓練功能。 (2)為了實現(xiàn)不同康復階段對不同訓練要求的控制,對膝關(guān)節(jié)康復器的控制系統(tǒng)進行研究。根據(jù)研究的實際情況,確定了PC機+數(shù)據(jù)采集卡的控制方法,軟件控制平臺選擇LabVIEW軟件對傳感器和控制閥
11、進行控制。各訓練參數(shù)在模塊中均可調(diào),滿足了人機交互要求。通過控制各驅(qū)動器工作壓力及壓力變化方式,實現(xiàn)了膝關(guān)節(jié)康復器的周期、平穩(wěn)動作。 (3)研究建立了柔順膝關(guān)節(jié)康復器的理論模型,并對柔順康復器樣機的工作特性進行了試驗研究。結(jié)果表明:康復器在被動和主動運動方式下的最大轉(zhuǎn)角分別為82°和130°。在試驗對象體重為45kg的情況下,康復器完成一個彎曲伸展周期的時間為25s,速度為6°/s,平均角加速度為2.5°/s2。試驗結(jié)果同時表明康復器滿足了柔順性和主-被動訓練相結(jié)合的功能要求。持續(xù)被動運動(
12、CPM)是目前膝關(guān)節(jié)損傷患者術(shù)后康復訓練的重要方法。傳統(tǒng)的CPM康復訓練器械多是機械-電機式的,雖然可以達到很高的位置精度,但為患者提供的是剛性、被動的鍛煉。傳統(tǒng)的CPM機與患者的剛性接觸容易對患者造成二次傷害;另一方面,被動運動無法滿足患者康復后期肢體的肌肉力量訓練要求,而大量的臨床觀察和統(tǒng)計表明:術(shù)后進行主-被動綜合訓練與只進行被動訓練相比,可明顯減輕患者疼痛,加快關(guān)節(jié)功能康復。因此,研究開發(fā)一種柔順的主-被動結(jié)合的新型膝關(guān)節(jié)康復訓練器,具有重要的學術(shù)意義和實際應用價值。本研究主要內(nèi)容包括: (1)研究并提出了一種利用氣動人工肌肉和氣缸串聯(lián)組成復合驅(qū)動器作為動力源的新型柔順膝關(guān)節(jié)康復器械新
13、結(jié)構(gòu)。利用氣動人工肌肉的柔順性,克服了傳統(tǒng)CPM機只提供剛性訓練的弊端。利用氣缸的長行程解決了氣動肌肉行程短導致膝關(guān)節(jié)彎曲角度小的技術(shù)難題。通過單獨控制氣缸兩腔壓力來靈活驅(qū)動活塞自由伸縮,實現(xiàn)了膝關(guān)節(jié)康復器主動訓練功能。 (2)為了實現(xiàn)不同康復階段對不同訓練要求的控制,對膝關(guān)節(jié)康復器的控制系統(tǒng)進行研究。根據(jù)研究的實際情況,確定了PC機+數(shù)據(jù)采集卡的控制方法,軟件控制平臺選擇LabVIEW軟件對傳感器和控制閥進行控制。各訓練參數(shù)在模塊中均可調(diào),滿足了人機交互要求。通過控制各驅(qū)動器工作壓力及壓力變化方式,實現(xiàn)了膝關(guān)節(jié)康復器的周期、平穩(wěn)動作。 (3)研究建立了柔順膝關(guān)節(jié)康復器的理論模型,并對柔順康復
14、器樣機的工作特性進行了試驗研究。結(jié)果表明:康復器在被動和主動運動方式下的最大轉(zhuǎn)角分別為82°和130°。在試驗對象體重為45kg的情況下,康復器完成一個彎曲伸展周期的時間為25s,速度為6°/s,平均角加速度為2.5°/s2。試驗結(jié)果同時表明康復器滿足了柔順性和主-被動訓練相結(jié)合的功能要求。持續(xù)被動運動(CPM)是目前膝關(guān)節(jié)損傷患者術(shù)后康復訓練的重要方法。傳統(tǒng)的CPM康復訓練器械多是機械-電機式的,雖然可以達到很高的位置精度,但為患者提供的是剛性、被動的鍛煉。傳統(tǒng)的CPM機與患者的剛性接觸容
15、易對患者造成二次傷害;另一方面,被動運動無法滿足患者康復后期肢體的肌肉力量訓練要求,而大量的臨床觀察和統(tǒng)計表明:術(shù)后進行主-被動綜合訓練與只進行被動訓練相比,可明顯減輕患者疼痛,加快關(guān)節(jié)功能康復。因此,研究開發(fā)一種柔順的主-被動結(jié)合的新型膝關(guān)節(jié)康復訓練器,具有重要的學術(shù)意義和實際應用價值。本研究主要內(nèi)容包括: (1)研究并提出了一種利用氣動人工肌肉和氣缸串聯(lián)組成復合驅(qū)動器作為動力源的新型柔順膝關(guān)節(jié)康復器械新結(jié)構(gòu)。利用氣動人工肌肉的柔順性,克服了傳統(tǒng)CPM機只提供剛性訓練的弊端。利用氣缸的長行程解決了氣動肌肉行程短導致膝關(guān)節(jié)彎曲角度小的技術(shù)難題。通過單獨控制氣缸兩腔壓力來靈活驅(qū)動活塞自由伸縮,實
16、現(xiàn)了膝關(guān)節(jié)康復器主動訓練功能。 (2)為了實現(xiàn)不同康復階段對不同訓練要求的控制,對膝關(guān)節(jié)康復器的控制系統(tǒng)進行研究。根據(jù)研究的實際情況,確定了PC機+數(shù)據(jù)采集卡的控制方法,軟件控制平臺選擇LabVIEW軟件對傳感器和控制閥進行控制。各訓練參數(shù)在模塊中均可調(diào),滿足了人機交互要求。通過控制各驅(qū)動器工作壓力及壓力變化方式,實現(xiàn)了膝關(guān)節(jié)康復器的周期、平穩(wěn)動作。 (3)研究建立了柔順膝關(guān)節(jié)康復器的理論模型,并對柔順康復器樣機的工作特性進行了試驗研究。結(jié)果表明:康復器在被動和主動運動方式下的最大轉(zhuǎn)角分別為82°和130°。在試驗對象體重為45kg的情況下,
17、康復器完成一個彎曲伸展周期的時間為25s,速度為6°/s,平均角加速度為2.5°/s2。試驗結(jié)果同時表明康復器滿足了柔順性和主-被動訓練相結(jié)合的功能要求。持續(xù)被動運動(CPM)是目前膝關(guān)節(jié)損傷患者術(shù)后康復訓練的重要方法。傳統(tǒng)的CPM康復訓練器械多是機械-電機式的,雖然可以達到很高的位置精度,但為患者提供的是剛性、被動的鍛煉。傳統(tǒng)的CPM機與患者的剛性接觸容易對患者造成二次傷害;另一方面,被動運動無法滿足患者康復后期肢體的肌肉力量訓練要求,而大量的臨床觀察和統(tǒng)計表明:術(shù)后進行主-被動綜合訓練與只進行被動訓練相比,可明顯減輕患者疼痛,加快關(guān)節(jié)功能
18、康復。因此,研究開發(fā)一種柔順的主-被動結(jié)合的新型膝關(guān)節(jié)康復訓練器,具有重要的學術(shù)意義和實際應用價值。本研究主要內(nèi)容包括: (1)研究并提出了一種利用氣動人工肌肉和氣缸串聯(lián)組成復合驅(qū)動器作為動力源的新型柔順膝關(guān)節(jié)康復器械新結(jié)構(gòu)。利用氣動人工肌肉的柔順性,克服了傳統(tǒng)CPM機只提供剛性訓練的弊端。利用氣缸的長行程解決了氣動肌肉行程短導致膝關(guān)節(jié)彎曲角度小的技術(shù)難題。通過單獨控制氣缸兩腔壓力來靈活驅(qū)動活塞自由伸縮,實現(xiàn)了膝關(guān)節(jié)康復器主動訓練功能。 (2)為了實現(xiàn)不同康復階段對不同訓練要求的控制,對膝關(guān)節(jié)康復器的控制系統(tǒng)進行研究。根據(jù)研究的實際情況,確定了PC機+數(shù)據(jù)采集卡的控制方法,軟件控制平臺選擇La
19、bVIEW軟件對傳感器和控制閥進行控制。各訓練參數(shù)在模塊中均可調(diào),滿足了人機交互要求。通過控制各驅(qū)動器工作壓力及壓力變化方式,實現(xiàn)了膝關(guān)節(jié)康復器的周期、平穩(wěn)動作。 (3)研究建立了柔順膝關(guān)節(jié)康復器的理論模型,并對柔順康復器樣機的工作特性進行了試驗研究。結(jié)果表明:康復器在被動和主動運動方式下的最大轉(zhuǎn)角分別為82°和130°。在試驗對象體重為45kg的情況下,康復器完成一個彎曲伸展周期的時間為25s,速度為6°/s,平均角加速度為2.5°/s2。試驗結(jié)果同時表明康復器滿足了柔順性和主-被動訓練相
20、結(jié)合的功能要求。持續(xù)被動運動(CPM)是目前膝關(guān)節(jié)損傷患者術(shù)后康復訓練的重要方法。傳統(tǒng)的CPM康復訓練器械多是機械-電機式的,雖然可以達到很高的位置精度,但為患者提供的是剛性、被動的鍛煉。傳統(tǒng)的CPM機與患者的剛性接觸容易對患者造成二次傷害;另一方面,被動運動無法滿足患者康復后期肢體的肌肉力量訓練要求,而大量的臨床觀察和統(tǒng)計表明:術(shù)后進行主-被動綜合訓練與只進行被動訓練相比,可明顯減輕患者疼痛,加快關(guān)節(jié)功能康復。因此,研究開發(fā)一種柔順的主-被動結(jié)合的新型膝關(guān)節(jié)康復訓練器,具有重要的學術(shù)意義和實際應用價值。本研究主要內(nèi)容包括: (1)研究并提出了一種利用氣動人工肌肉和氣缸串聯(lián)組成復合驅(qū)動器作為動
21、力源的新型柔順膝關(guān)節(jié)康復器械新結(jié)構(gòu)。利用氣動人工肌肉的柔順性,克服了傳統(tǒng)CPM機只提供剛性訓練的弊端。利用氣缸的長行程解決了氣動肌肉行程短導致膝關(guān)節(jié)彎曲角度小的技術(shù)難題。通過單獨控制氣缸兩腔壓力來靈活驅(qū)動活塞自由伸縮,實現(xiàn)了膝關(guān)節(jié)康復器主動訓練功能。 (2)為了實現(xiàn)不同康復階段對不同訓練要求的控制,對膝關(guān)節(jié)康復器的控制系統(tǒng)進行研究。根據(jù)研究的實際情況,確定了PC機+數(shù)據(jù)采集卡的控制方法,軟件控制平臺選擇LabVIEW軟件對傳感器和控制閥進行控制。各訓練參數(shù)在模塊中均可調(diào),滿足了人機交互要求。通過控制各驅(qū)動器工作壓力及壓力變化方式,實現(xiàn)了膝關(guān)節(jié)康復器的周期、平穩(wěn)動作。 (3)研究建立了柔順膝關(guān)節(jié)
22、康復器的理論模型,并對柔順康復器樣機的工作特性進行了試驗研究。結(jié)果表明:康復器在被動和主動運動方式下的最大轉(zhuǎn)角分別為82°和130°。在試驗對象體重為45kg的情況下,康復器完成一個彎曲伸展周期的時間為25s,速度為6°/s,平均角加速度為2.5°/s2。試驗結(jié)果同時表明康復器滿足了柔順性和主-被動訓練相結(jié)合的功能要求。持續(xù)被動運動(CPM)是目前膝關(guān)節(jié)損傷患者術(shù)后康復訓練的重要方法。傳統(tǒng)的CPM康復訓練器械多是機械-電機式的,雖然可以達到很高的位置精度,但為患者提供的是剛性、被動的鍛煉。傳
23、統(tǒng)的CPM機與患者的剛性接觸容易對患者造成二次傷害;另一方面,被動運動無法滿足患者康復后期肢體的肌肉力量訓練要求,而大量的臨床觀察和統(tǒng)計表明:術(shù)后進行主-被動綜合訓練與只進行被動訓練相比,可明顯減輕患者疼痛,加快關(guān)節(jié)功能康復。因此,研究開發(fā)一種柔順的主-被動結(jié)合的新型膝關(guān)節(jié)康復訓練器,具有重要的學術(shù)意義和實際應用價值。本研究主要內(nèi)容包括: (1)研究并提出了一種利用氣動人工肌肉和氣缸串聯(lián)組成復合驅(qū)動器作為動力源的新型柔順膝關(guān)節(jié)康復器械新結(jié)構(gòu)。利用氣動人工肌肉的柔順性,克服了傳統(tǒng)CPM機只提供剛性訓練的弊端。利用氣缸的長行程解決了氣動肌肉行程短導致膝關(guān)節(jié)彎曲角度小的技術(shù)難題。通過單獨控制氣缸兩腔
24、壓力來靈活驅(qū)動活塞自由伸縮,實現(xiàn)了膝關(guān)節(jié)康復器主動訓練功能。 (2)為了實現(xiàn)不同康復階段對不同訓練要求的控制,對膝關(guān)節(jié)康復器的控制系統(tǒng)進行研究。根據(jù)研究的實際情況,確定了PC機+數(shù)據(jù)采集卡的控制方法,軟件控制平臺選擇LabVIEW軟件對傳感器和控制閥進行控制。各訓練參數(shù)在模塊中均可調(diào),滿足了人機交互要求。通過控制各驅(qū)動器工作壓力及壓力變化方式,實現(xiàn)了膝關(guān)節(jié)康復器的周期、平穩(wěn)動作。 (3)研究建立了柔順膝關(guān)節(jié)康復器的理論模型,并對柔順康復器樣機的工作特性進行了試驗研究。結(jié)果表明:康復器在被動和主動運動方式下的最大轉(zhuǎn)角分別為82°和130°。在試
25、驗對象體重為45kg的情況下,康復器完成一個彎曲伸展周期的時間為25s,速度為6°/s,平均角加速度為2.5°/s2。試驗結(jié)果同時表明康復器滿足了柔順性和主-被動訓練相結(jié)合的功能要求。持續(xù)被動運動(CPM)是目前膝關(guān)節(jié)損傷患者術(shù)后康復訓練的重要方法。傳統(tǒng)的CPM康復訓練器械多是機械-電機式的,雖然可以達到很高的位置精度,但為患者提供的是剛性、被動的鍛煉。傳統(tǒng)的CPM機與患者的剛性接觸容易對患者造成二次傷害;另一方面,被動運動無法滿足患者康復后期肢體的肌肉力量訓練要求,而大量的臨床觀察和統(tǒng)計表明:術(shù)后進行主-被動綜合訓練與只進行被動訓練相比,可
26、明顯減輕患者疼痛,加快關(guān)節(jié)功能康復。因此,研究開發(fā)一種柔順的主-被動結(jié)合的新型膝關(guān)節(jié)康復訓練器,具有重要的學術(shù)意義和實際應用價值。本研究主要內(nèi)容包括: (1)研究并提出了一種利用氣動人工肌肉和氣缸串聯(lián)組成復合驅(qū)動器作為動力源的新型柔順膝關(guān)節(jié)康復器械新結(jié)構(gòu)。利用氣動人工肌肉的柔順性,克服了傳統(tǒng)CPM機只提供剛性訓練的弊端。利用氣缸的長行程解決了氣動肌肉行程短導致膝關(guān)節(jié)彎曲角度小的技術(shù)難題。通過單獨控制氣缸兩腔壓力來靈活驅(qū)動活塞自由伸縮,實現(xiàn)了膝關(guān)節(jié)康復器主動訓練功能。 (2)為了實現(xiàn)不同康復階段對不同訓練要求的控制,對膝關(guān)節(jié)康復器的控制系統(tǒng)進行研究。根據(jù)研究的實際情況,確定了PC機+數(shù)據(jù)采集卡的
27、控制方法,軟件控制平臺選擇LabVIEW軟件對傳感器和控制閥進行控制。各訓練參數(shù)在模塊中均可調(diào),滿足了人機交互要求。通過控制各驅(qū)動器工作壓力及壓力變化方式,實現(xiàn)了膝關(guān)節(jié)康復器的周期、平穩(wěn)動作。 (3)研究建立了柔順膝關(guān)節(jié)康復器的理論模型,并對柔順康復器樣機的工作特性進行了試驗研究。結(jié)果表明:康復器在被動和主動運動方式下的最大轉(zhuǎn)角分別為82°和130°。在試驗對象體重為45kg的情況下,康復器完成一個彎曲伸展周期的時間為25s,速度為6°/s,平均角加速度為2.5°/s2。試驗結(jié)果同時表明康復
28、器滿足了柔順性和主-被動訓練相結(jié)合的功能要求。持續(xù)被動運動(CPM)是目前膝關(guān)節(jié)損傷患者術(shù)后康復訓練的重要方法。傳統(tǒng)的CPM康復訓練器械多是機械-電機式的,雖然可以達到很高的位置精度,但為患者提供的是剛性、被動的鍛煉。傳統(tǒng)的CPM機與患者的剛性接觸容易對患者造成二次傷害;另一方面,被動運動無法滿足患者康復后期肢體的肌肉力量訓練要求,而大量的臨床觀察和統(tǒng)計表明:術(shù)后進行主-被動綜合訓練與只進行被動訓練相比,可明顯減輕患者疼痛,加快關(guān)節(jié)功能康復。因此,研究開發(fā)一種柔順的主-被動結(jié)合的新型膝關(guān)節(jié)康復訓練器,具有重要的學術(shù)意義和實際應用價值。本研究主要內(nèi)容包括: (1)研究并提出了一種利用氣動人工肌肉和氣缸串聯(lián)組成復合驅(qū)動器作為動力源的新型柔順膝關(guān)節(jié)康復器械新結(jié)構(gòu)。利用氣動人工肌肉的柔順性,克服了傳統(tǒng)CPM機只提供剛性訓練的弊端。利用氣缸的長行程解決了氣動肌肉行程短導致膝關(guān)節(jié)彎曲角度小的技術(shù)難題。通過單獨控制氣缸兩腔壓力來靈活驅(qū)動活塞自由伸縮
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