機(jī)械制造及其自動(dòng)化專業(yè)畢業(yè)論文[精品論文]柔順膝關(guān)節(jié)康復(fù)器結(jié)構(gòu)及控制技術(shù)研究

1、機(jī)械制造及其自動(dòng)化專業(yè)畢業(yè)論文 精品論文 柔順膝關(guān)節(jié)康復(fù)器結(jié)構(gòu)及控制技術(shù)研究關(guān)鍵詞：膝關(guān)節(jié)康復(fù) 康復(fù)訓(xùn)練器 康復(fù)器驅(qū)動(dòng) 計(jì)算機(jī)控制摘要：持續(xù)被動(dòng)運(yùn)動(dòng)(CPM)是目前膝關(guān)節(jié)損傷患者術(shù)后康復(fù)訓(xùn)練的重要方法。傳統(tǒng)的CPM康復(fù)訓(xùn)練器械多是機(jī)械-電機(jī)式的，雖然可以達(dá)到很高的位置精度，但為患者提供的是剛性、被動(dòng)的鍛煉。傳統(tǒng)的CPM機(jī)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(dòng)運(yùn)動(dòng)無法滿足患者康復(fù)后期肢體的肌肉力量訓(xùn)練要求，而大量的臨床觀察和統(tǒng)計(jì)表明：術(shù)后進(jìn)行主-被動(dòng)綜合訓(xùn)練與只進(jìn)行被動(dòng)訓(xùn)練相比，可明顯減輕患者疼痛，加快關(guān)節(jié)功能康復(fù)。因此，研究開發(fā)一種柔順的主-被動(dòng)結(jié)合的新型膝關(guān)節(jié)康復(fù)訓(xùn)練器，具有

2、重要的學(xué)術(shù)意義和實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。本研究主要內(nèi)容包括： (1)研究并提出了一種利用氣動(dòng)人工肌肉和氣缸串聯(lián)組成復(fù)合驅(qū)動(dòng)器作為動(dòng)力源的新型柔順膝關(guān)節(jié)康復(fù)器械新結(jié)構(gòu)。利用氣動(dòng)人工肌肉的柔順性，克服了傳統(tǒng)CPM機(jī)只提供剛性訓(xùn)練的弊端。利用氣缸的長行程解決了氣動(dòng)肌肉行程短導(dǎo)致膝關(guān)節(jié)彎曲角度小的技術(shù)難題。通過單獨(dú)控制氣缸兩腔壓力來靈活驅(qū)動(dòng)活塞自由伸縮，實(shí)現(xiàn)了膝關(guān)節(jié)康復(fù)器主動(dòng)訓(xùn)練功能。 (2)為了實(shí)現(xiàn)不同康復(fù)階段對不同訓(xùn)練要求的控制，對膝關(guān)節(jié)康復(fù)器的控制系統(tǒng)進(jìn)行研究。根據(jù)研究的實(shí)際情況，確定了PC機(jī)+數(shù)據(jù)采集卡的控制方法，軟件控制平臺(tái)選擇LabVIEW軟件對傳感器和控制閥進(jìn)行控制。各訓(xùn)練參數(shù)在模塊中均可調(diào)，滿足

3、了人機(jī)交互要求。通過控制各驅(qū)動(dòng)器工作壓力及壓力變化方式，實(shí)現(xiàn)了膝關(guān)節(jié)康復(fù)器的周期、平穩(wěn)動(dòng)作。 (3)研究建立了柔順膝關(guān)節(jié)康復(fù)器的理論模型，并對柔順康復(fù)器樣機(jī)的工作特性進(jìn)行了試驗(yàn)研究。結(jié)果表明：康復(fù)器在被動(dòng)和主動(dòng)運(yùn)動(dòng)方式下的最大轉(zhuǎn)角分別為82°和130°。在試驗(yàn)對象體重為45kg的情況下，康復(fù)器完成一個(gè)彎曲伸展周期的時(shí)間為25s，速度為6°/s，平均角加速度為2.5°/s2。試驗(yàn)結(jié)果同時(shí)表明康復(fù)器滿足了柔順性和主-被動(dòng)訓(xùn)練相結(jié)合的功能要求。正文內(nèi)容 持續(xù)被動(dòng)運(yùn)動(dòng)(CPM)是目前膝關(guān)節(jié)損傷患者術(shù)

4、后康復(fù)訓(xùn)練的重要方法。傳統(tǒng)的CPM康復(fù)訓(xùn)練器械多是機(jī)械-電機(jī)式的，雖然可以達(dá)到很高的位置精度，但為患者提供的是剛性、被動(dòng)的鍛煉。傳統(tǒng)的CPM機(jī)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(dòng)運(yùn)動(dòng)無法滿足患者康復(fù)后期肢體的肌肉力量訓(xùn)練要求，而大量的臨床觀察和統(tǒng)計(jì)表明：術(shù)后進(jìn)行主-被動(dòng)綜合訓(xùn)練與只進(jìn)行被動(dòng)訓(xùn)練相比，可明顯減輕患者疼痛，加快關(guān)節(jié)功能康復(fù)。因此，研究開發(fā)一種柔順的主-被動(dòng)結(jié)合的新型膝關(guān)節(jié)康復(fù)訓(xùn)練器，具有重要的學(xué)術(shù)意義和實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。本研究主要內(nèi)容包括： (1)研究并提出了一種利用氣動(dòng)人工肌肉和氣缸串聯(lián)組成復(fù)合驅(qū)動(dòng)器作為動(dòng)力源的新型柔順膝關(guān)節(jié)康復(fù)器械新結(jié)構(gòu)。利用氣動(dòng)人工肌肉的柔順性

5、，克服了傳統(tǒng)CPM機(jī)只提供剛性訓(xùn)練的弊端。利用氣缸的長行程解決了氣動(dòng)肌肉行程短導(dǎo)致膝關(guān)節(jié)彎曲角度小的技術(shù)難題。通過單獨(dú)控制氣缸兩腔壓力來靈活驅(qū)動(dòng)活塞自由伸縮，實(shí)現(xiàn)了膝關(guān)節(jié)康復(fù)器主動(dòng)訓(xùn)練功能。 (2)為了實(shí)現(xiàn)不同康復(fù)階段對不同訓(xùn)練要求的控制，對膝關(guān)節(jié)康復(fù)器的控制系統(tǒng)進(jìn)行研究。根據(jù)研究的實(shí)際情況，確定了PC機(jī)+數(shù)據(jù)采集卡的控制方法，軟件控制平臺(tái)選擇LabVIEW軟件對傳感器和控制閥進(jìn)行控制。各訓(xùn)練參數(shù)在模塊中均可調(diào)，滿足了人機(jī)交互要求。通過控制各驅(qū)動(dòng)器工作壓力及壓力變化方式，實(shí)現(xiàn)了膝關(guān)節(jié)康復(fù)器的周期、平穩(wěn)動(dòng)作。 (3)研究建立了柔順膝關(guān)節(jié)康復(fù)器的理論模型，并對柔順康復(fù)器樣機(jī)的工作特性進(jìn)行了試驗(yàn)研究

6、。結(jié)果表明：康復(fù)器在被動(dòng)和主動(dòng)運(yùn)動(dòng)方式下的最大轉(zhuǎn)角分別為82°和130°。在試驗(yàn)對象體重為45kg的情況下，康復(fù)器完成一個(gè)彎曲伸展周期的時(shí)間為25s，速度為6°/s，平均角加速度為2.5°/s2。試驗(yàn)結(jié)果同時(shí)表明康復(fù)器滿足了柔順性和主-被動(dòng)訓(xùn)練相結(jié)合的功能要求。持續(xù)被動(dòng)運(yùn)動(dòng)(CPM)是目前膝關(guān)節(jié)損傷患者術(shù)后康復(fù)訓(xùn)練的重要方法。傳統(tǒng)的CPM康復(fù)訓(xùn)練器械多是機(jī)械-電機(jī)式的，雖然可以達(dá)到很高的位置精度，但為患者提供的是剛性、被動(dòng)的鍛煉。傳統(tǒng)的CPM機(jī)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(dòng)運(yùn)動(dòng)無法滿足患者康復(fù)后期肢體的肌肉力量訓(xùn)練要求，而大量的臨床觀察和統(tǒng)計(jì)表明：術(shù)后進(jìn)行主-被動(dòng)綜合訓(xùn)練與只進(jìn)行被動(dòng)訓(xùn)練相比，可明顯減輕患者疼痛，加快關(guān)節(jié)功能康復(fù)。因此，研究開發(fā)一種柔順的主-被動(dòng)結(jié)合的新型膝關(guān)節(jié)康復(fù)訓(xùn)練器，具有重要的學(xué)術(shù)意義和實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。本研究主要內(nèi)容包括： (1)研究并提出了一種利用氣動(dòng)人工肌肉和氣缸串聯(lián)組成復(fù)合驅(qū)動(dòng)器作為動(dòng)力源的新型柔順膝關(guān)節(jié)康復(fù)器械新結(jié)構(gòu)。利用氣動(dòng)人工肌肉的柔順性，克服了傳統(tǒng)CPM機(jī)只提供剛性訓(xùn)練的弊端。利用氣缸的長行程解決了氣動(dòng)肌肉行程短導(dǎo)致膝關(guān)節(jié)彎曲角度小的技術(shù)難題。通過單獨(dú)控制氣缸兩腔壓力來靈活驅(qū)動(dòng)活塞自由伸縮，實(shí)現(xiàn)了膝關(guān)節(jié)康復(fù)器主動(dòng)訓(xùn)練功能。

8、 (2)為了實(shí)現(xiàn)不同康復(fù)階段對不同訓(xùn)練要求的控制，對膝關(guān)節(jié)康復(fù)器的控制系統(tǒng)進(jìn)行研究。根據(jù)研究的實(shí)際情況，確定了PC機(jī)+數(shù)據(jù)采集卡的控制方法，軟件控制平臺(tái)選擇LabVIEW軟件對傳感器和控制閥進(jìn)行控制。各訓(xùn)練參數(shù)在模塊中均可調(diào)，滿足了人機(jī)交互要求。通過控制各驅(qū)動(dòng)器工作壓力及壓力變化方式，實(shí)現(xiàn)了膝關(guān)節(jié)康復(fù)器的周期、平穩(wěn)動(dòng)作。 (3)研究建立了柔順膝關(guān)節(jié)康復(fù)器的理論模型，并對柔順康復(fù)器樣機(jī)的工作特性進(jìn)行了試驗(yàn)研究。結(jié)果表明：康復(fù)器在被動(dòng)和主動(dòng)運(yùn)動(dòng)方式下的最大轉(zhuǎn)角分別為82°和130°。在試驗(yàn)對象體重為45kg的情況下，康復(fù)器完成一個(gè)彎曲伸展周期的時(shí)

9、間為25s，速度為6°/s，平均角加速度為2.5°/s2。試驗(yàn)結(jié)果同時(shí)表明康復(fù)器滿足了柔順性和主-被動(dòng)訓(xùn)練相結(jié)合的功能要求。持續(xù)被動(dòng)運(yùn)動(dòng)(CPM)是目前膝關(guān)節(jié)損傷患者術(shù)后康復(fù)訓(xùn)練的重要方法。傳統(tǒng)的CPM康復(fù)訓(xùn)練器械多是機(jī)械-電機(jī)式的，雖然可以達(dá)到很高的位置精度，但為患者提供的是剛性、被動(dòng)的鍛煉。傳統(tǒng)的CPM機(jī)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(dòng)運(yùn)動(dòng)無法滿足患者康復(fù)后期肢體的肌肉力量訓(xùn)練要求，而大量的臨床觀察和統(tǒng)計(jì)表明：術(shù)后進(jìn)行主-被動(dòng)綜合訓(xùn)練與只進(jìn)行被動(dòng)訓(xùn)練相比，可明顯減輕患者疼痛，加快關(guān)節(jié)功能康復(fù)。因此，研究開發(fā)一種柔順的

10、主-被動(dòng)結(jié)合的新型膝關(guān)節(jié)康復(fù)訓(xùn)練器，具有重要的學(xué)術(shù)意義和實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。本研究主要內(nèi)容包括： (1)研究并提出了一種利用氣動(dòng)人工肌肉和氣缸串聯(lián)組成復(fù)合驅(qū)動(dòng)器作為動(dòng)力源的新型柔順膝關(guān)節(jié)康復(fù)器械新結(jié)構(gòu)。利用氣動(dòng)人工肌肉的柔順性，克服了傳統(tǒng)CPM機(jī)只提供剛性訓(xùn)練的弊端。利用氣缸的長行程解決了氣動(dòng)肌肉行程短導(dǎo)致膝關(guān)節(jié)彎曲角度小的技術(shù)難題。通過單獨(dú)控制氣缸兩腔壓力來靈活驅(qū)動(dòng)活塞自由伸縮，實(shí)現(xiàn)了膝關(guān)節(jié)康復(fù)器主動(dòng)訓(xùn)練功能。 (2)為了實(shí)現(xiàn)不同康復(fù)階段對不同訓(xùn)練要求的控制，對膝關(guān)節(jié)康復(fù)器的控制系統(tǒng)進(jìn)行研究。根據(jù)研究的實(shí)際情況，確定了PC機(jī)+數(shù)據(jù)采集卡的控制方法，軟件控制平臺(tái)選擇LabVIEW軟件對傳感器和控制閥

11、進(jìn)行控制。各訓(xùn)練參數(shù)在模塊中均可調(diào)，滿足了人機(jī)交互要求。通過控制各驅(qū)動(dòng)器工作壓力及壓力變化方式，實(shí)現(xiàn)了膝關(guān)節(jié)康復(fù)器的周期、平穩(wěn)動(dòng)作。 (3)研究建立了柔順膝關(guān)節(jié)康復(fù)器的理論模型，并對柔順康復(fù)器樣機(jī)的工作特性進(jìn)行了試驗(yàn)研究。結(jié)果表明：康復(fù)器在被動(dòng)和主動(dòng)運(yùn)動(dòng)方式下的最大轉(zhuǎn)角分別為82°和130°。在試驗(yàn)對象體重為45kg的情況下，康復(fù)器完成一個(gè)彎曲伸展周期的時(shí)間為25s，速度為6°/s，平均角加速度為2.5°/s2。試驗(yàn)結(jié)果同時(shí)表明康復(fù)器滿足了柔順性和主-被動(dòng)訓(xùn)練相結(jié)合的功能要求。持續(xù)被動(dòng)運(yùn)動(dòng)(

12、CPM)是目前膝關(guān)節(jié)損傷患者術(shù)后康復(fù)訓(xùn)練的重要方法。傳統(tǒng)的CPM康復(fù)訓(xùn)練器械多是機(jī)械-電機(jī)式的，雖然可以達(dá)到很高的位置精度，但為患者提供的是剛性、被動(dòng)的鍛煉。傳統(tǒng)的CPM機(jī)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(dòng)運(yùn)動(dòng)無法滿足患者康復(fù)后期肢體的肌肉力量訓(xùn)練要求，而大量的臨床觀察和統(tǒng)計(jì)表明：術(shù)后進(jìn)行主-被動(dòng)綜合訓(xùn)練與只進(jìn)行被動(dòng)訓(xùn)練相比，可明顯減輕患者疼痛，加快關(guān)節(jié)功能康復(fù)。因此，研究開發(fā)一種柔順的主-被動(dòng)結(jié)合的新型膝關(guān)節(jié)康復(fù)訓(xùn)練器，具有重要的學(xué)術(shù)意義和實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。本研究主要內(nèi)容包括： (1)研究并提出了一種利用氣動(dòng)人工肌肉和氣缸串聯(lián)組成復(fù)合驅(qū)動(dòng)器作為動(dòng)力源的新型柔順膝關(guān)節(jié)康復(fù)器械新

13、結(jié)構(gòu)。利用氣動(dòng)人工肌肉的柔順性，克服了傳統(tǒng)CPM機(jī)只提供剛性訓(xùn)練的弊端。利用氣缸的長行程解決了氣動(dòng)肌肉行程短導(dǎo)致膝關(guān)節(jié)彎曲角度小的技術(shù)難題。通過單獨(dú)控制氣缸兩腔壓力來靈活驅(qū)動(dòng)活塞自由伸縮，實(shí)現(xiàn)了膝關(guān)節(jié)康復(fù)器主動(dòng)訓(xùn)練功能。 (2)為了實(shí)現(xiàn)不同康復(fù)階段對不同訓(xùn)練要求的控制，對膝關(guān)節(jié)康復(fù)器的控制系統(tǒng)進(jìn)行研究。根據(jù)研究的實(shí)際情況，確定了PC機(jī)+數(shù)據(jù)采集卡的控制方法，軟件控制平臺(tái)選擇LabVIEW軟件對傳感器和控制閥進(jìn)行控制。各訓(xùn)練參數(shù)在模塊中均可調(diào)，滿足了人機(jī)交互要求。通過控制各驅(qū)動(dòng)器工作壓力及壓力變化方式，實(shí)現(xiàn)了膝關(guān)節(jié)康復(fù)器的周期、平穩(wěn)動(dòng)作。 (3)研究建立了柔順膝關(guān)節(jié)康復(fù)器的理論模型，并對柔順康復(fù)

14、器樣機(jī)的工作特性進(jìn)行了試驗(yàn)研究。結(jié)果表明：康復(fù)器在被動(dòng)和主動(dòng)運(yùn)動(dòng)方式下的最大轉(zhuǎn)角分別為82°和130°。在試驗(yàn)對象體重為45kg的情況下，康復(fù)器完成一個(gè)彎曲伸展周期的時(shí)間為25s，速度為6°/s，平均角加速度為2.5°/s2。試驗(yàn)結(jié)果同時(shí)表明康復(fù)器滿足了柔順性和主-被動(dòng)訓(xùn)練相結(jié)合的功能要求。持續(xù)被動(dòng)運(yùn)動(dòng)(CPM)是目前膝關(guān)節(jié)損傷患者術(shù)后康復(fù)訓(xùn)練的重要方法。傳統(tǒng)的CPM康復(fù)訓(xùn)練器械多是機(jī)械-電機(jī)式的，雖然可以達(dá)到很高的位置精度，但為患者提供的是剛性、被動(dòng)的鍛煉。傳統(tǒng)的CPM機(jī)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(dòng)運(yùn)動(dòng)無法滿足患者康復(fù)后期肢體的肌肉力量訓(xùn)練要求，而大量的臨床觀察和統(tǒng)計(jì)表明：術(shù)后進(jìn)行主-被動(dòng)綜合訓(xùn)練與只進(jìn)行被動(dòng)訓(xùn)練相比，可明顯減輕患者疼痛，加快關(guān)節(jié)功能康復(fù)。因此，研究開發(fā)一種柔順的主-被動(dòng)結(jié)合的新型膝關(guān)節(jié)康復(fù)訓(xùn)練器，具有重要的學(xué)術(shù)意義和實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。本研究主要內(nèi)容包括： (1)研究并提出了一種利用氣動(dòng)人工肌肉和氣缸串聯(lián)組成復(fù)合驅(qū)動(dòng)器作為動(dòng)力源的新型柔順膝關(guān)節(jié)康復(fù)器械新結(jié)構(gòu)。利用氣動(dòng)人工肌肉的柔順性，克服了傳統(tǒng)CPM機(jī)只提供剛性訓(xùn)練的弊端。利用氣缸的長行程解決了氣動(dòng)肌肉行程短導(dǎo)致膝關(guān)節(jié)彎曲角度小的技術(shù)難題。通過單獨(dú)控制氣缸兩腔壓力來靈活驅(qū)動(dòng)活塞自由伸縮，實(shí)

16、現(xiàn)了膝關(guān)節(jié)康復(fù)器主動(dòng)訓(xùn)練功能。 (2)為了實(shí)現(xiàn)不同康復(fù)階段對不同訓(xùn)練要求的控制，對膝關(guān)節(jié)康復(fù)器的控制系統(tǒng)進(jìn)行研究。根據(jù)研究的實(shí)際情況，確定了PC機(jī)+數(shù)據(jù)采集卡的控制方法，軟件控制平臺(tái)選擇LabVIEW軟件對傳感器和控制閥進(jìn)行控制。各訓(xùn)練參數(shù)在模塊中均可調(diào)，滿足了人機(jī)交互要求。通過控制各驅(qū)動(dòng)器工作壓力及壓力變化方式，實(shí)現(xiàn)了膝關(guān)節(jié)康復(fù)器的周期、平穩(wěn)動(dòng)作。 (3)研究建立了柔順膝關(guān)節(jié)康復(fù)器的理論模型，并對柔順康復(fù)器樣機(jī)的工作特性進(jìn)行了試驗(yàn)研究。結(jié)果表明：康復(fù)器在被動(dòng)和主動(dòng)運(yùn)動(dòng)方式下的最大轉(zhuǎn)角分別為82°和130°。在試驗(yàn)對象體重為45kg的情況下，

17、康復(fù)器完成一個(gè)彎曲伸展周期的時(shí)間為25s，速度為6°/s，平均角加速度為2.5°/s2。試驗(yàn)結(jié)果同時(shí)表明康復(fù)器滿足了柔順性和主-被動(dòng)訓(xùn)練相結(jié)合的功能要求。持續(xù)被動(dòng)運(yùn)動(dòng)(CPM)是目前膝關(guān)節(jié)損傷患者術(shù)后康復(fù)訓(xùn)練的重要方法。傳統(tǒng)的CPM康復(fù)訓(xùn)練器械多是機(jī)械-電機(jī)式的，雖然可以達(dá)到很高的位置精度，但為患者提供的是剛性、被動(dòng)的鍛煉。傳統(tǒng)的CPM機(jī)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(dòng)運(yùn)動(dòng)無法滿足患者康復(fù)后期肢體的肌肉力量訓(xùn)練要求，而大量的臨床觀察和統(tǒng)計(jì)表明：術(shù)后進(jìn)行主-被動(dòng)綜合訓(xùn)練與只進(jìn)行被動(dòng)訓(xùn)練相比，可明顯減輕患者疼痛，加快關(guān)節(jié)功能

18、康復(fù)。因此，研究開發(fā)一種柔順的主-被動(dòng)結(jié)合的新型膝關(guān)節(jié)康復(fù)訓(xùn)練器，具有重要的學(xué)術(shù)意義和實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。本研究主要內(nèi)容包括： (1)研究并提出了一種利用氣動(dòng)人工肌肉和氣缸串聯(lián)組成復(fù)合驅(qū)動(dòng)器作為動(dòng)力源的新型柔順膝關(guān)節(jié)康復(fù)器械新結(jié)構(gòu)。利用氣動(dòng)人工肌肉的柔順性，克服了傳統(tǒng)CPM機(jī)只提供剛性訓(xùn)練的弊端。利用氣缸的長行程解決了氣動(dòng)肌肉行程短導(dǎo)致膝關(guān)節(jié)彎曲角度小的技術(shù)難題。通過單獨(dú)控制氣缸兩腔壓力來靈活驅(qū)動(dòng)活塞自由伸縮，實(shí)現(xiàn)了膝關(guān)節(jié)康復(fù)器主動(dòng)訓(xùn)練功能。 (2)為了實(shí)現(xiàn)不同康復(fù)階段對不同訓(xùn)練要求的控制，對膝關(guān)節(jié)康復(fù)器的控制系統(tǒng)進(jìn)行研究。根據(jù)研究的實(shí)際情況，確定了PC機(jī)+數(shù)據(jù)采集卡的控制方法，軟件控制平臺(tái)選擇La

19、bVIEW軟件對傳感器和控制閥進(jìn)行控制。各訓(xùn)練參數(shù)在模塊中均可調(diào)，滿足了人機(jī)交互要求。通過控制各驅(qū)動(dòng)器工作壓力及壓力變化方式，實(shí)現(xiàn)了膝關(guān)節(jié)康復(fù)器的周期、平穩(wěn)動(dòng)作。 (3)研究建立了柔順膝關(guān)節(jié)康復(fù)器的理論模型，并對柔順康復(fù)器樣機(jī)的工作特性進(jìn)行了試驗(yàn)研究。結(jié)果表明：康復(fù)器在被動(dòng)和主動(dòng)運(yùn)動(dòng)方式下的最大轉(zhuǎn)角分別為82°和130°。在試驗(yàn)對象體重為45kg的情況下，康復(fù)器完成一個(gè)彎曲伸展周期的時(shí)間為25s，速度為6°/s，平均角加速度為2.5°/s2。試驗(yàn)結(jié)果同時(shí)表明康復(fù)器滿足了柔順性和主-被動(dòng)訓(xùn)練相

20、結(jié)合的功能要求。持續(xù)被動(dòng)運(yùn)動(dòng)(CPM)是目前膝關(guān)節(jié)損傷患者術(shù)后康復(fù)訓(xùn)練的重要方法。傳統(tǒng)的CPM康復(fù)訓(xùn)練器械多是機(jī)械-電機(jī)式的，雖然可以達(dá)到很高的位置精度，但為患者提供的是剛性、被動(dòng)的鍛煉。傳統(tǒng)的CPM機(jī)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(dòng)運(yùn)動(dòng)無法滿足患者康復(fù)后期肢體的肌肉力量訓(xùn)練要求，而大量的臨床觀察和統(tǒng)計(jì)表明：術(shù)后進(jìn)行主-被動(dòng)綜合訓(xùn)練與只進(jìn)行被動(dòng)訓(xùn)練相比，可明顯減輕患者疼痛，加快關(guān)節(jié)功能康復(fù)。因此，研究開發(fā)一種柔順的主-被動(dòng)結(jié)合的新型膝關(guān)節(jié)康復(fù)訓(xùn)練器，具有重要的學(xué)術(shù)意義和實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。本研究主要內(nèi)容包括： (1)研究并提出了一種利用氣動(dòng)人工肌肉和氣缸串聯(lián)組成復(fù)合驅(qū)動(dòng)器作為動(dòng)

21、力源的新型柔順膝關(guān)節(jié)康復(fù)器械新結(jié)構(gòu)。利用氣動(dòng)人工肌肉的柔順性，克服了傳統(tǒng)CPM機(jī)只提供剛性訓(xùn)練的弊端。利用氣缸的長行程解決了氣動(dòng)肌肉行程短導(dǎo)致膝關(guān)節(jié)彎曲角度小的技術(shù)難題。通過單獨(dú)控制氣缸兩腔壓力來靈活驅(qū)動(dòng)活塞自由伸縮，實(shí)現(xiàn)了膝關(guān)節(jié)康復(fù)器主動(dòng)訓(xùn)練功能。 (2)為了實(shí)現(xiàn)不同康復(fù)階段對不同訓(xùn)練要求的控制，對膝關(guān)節(jié)康復(fù)器的控制系統(tǒng)進(jìn)行研究。根據(jù)研究的實(shí)際情況，確定了PC機(jī)+數(shù)據(jù)采集卡的控制方法，軟件控制平臺(tái)選擇LabVIEW軟件對傳感器和控制閥進(jìn)行控制。各訓(xùn)練參數(shù)在模塊中均可調(diào)，滿足了人機(jī)交互要求。通過控制各驅(qū)動(dòng)器工作壓力及壓力變化方式，實(shí)現(xiàn)了膝關(guān)節(jié)康復(fù)器的周期、平穩(wěn)動(dòng)作。 (3)研究建立了柔順膝關(guān)節(jié)

22、康復(fù)器的理論模型，并對柔順康復(fù)器樣機(jī)的工作特性進(jìn)行了試驗(yàn)研究。結(jié)果表明：康復(fù)器在被動(dòng)和主動(dòng)運(yùn)動(dòng)方式下的最大轉(zhuǎn)角分別為82°和130°。在試驗(yàn)對象體重為45kg的情況下，康復(fù)器完成一個(gè)彎曲伸展周期的時(shí)間為25s，速度為6°/s，平均角加速度為2.5°/s2。試驗(yàn)結(jié)果同時(shí)表明康復(fù)器滿足了柔順性和主-被動(dòng)訓(xùn)練相結(jié)合的功能要求。持續(xù)被動(dòng)運(yùn)動(dòng)(CPM)是目前膝關(guān)節(jié)損傷患者術(shù)后康復(fù)訓(xùn)練的重要方法。傳統(tǒng)的CPM康復(fù)訓(xùn)練器械多是機(jī)械-電機(jī)式的，雖然可以達(dá)到很高的位置精度，但為患者提供的是剛性、被動(dòng)的鍛煉。傳

23、統(tǒng)的CPM機(jī)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(dòng)運(yùn)動(dòng)無法滿足患者康復(fù)后期肢體的肌肉力量訓(xùn)練要求，而大量的臨床觀察和統(tǒng)計(jì)表明：術(shù)后進(jìn)行主-被動(dòng)綜合訓(xùn)練與只進(jìn)行被動(dòng)訓(xùn)練相比，可明顯減輕患者疼痛，加快關(guān)節(jié)功能康復(fù)。因此，研究開發(fā)一種柔順的主-被動(dòng)結(jié)合的新型膝關(guān)節(jié)康復(fù)訓(xùn)練器，具有重要的學(xué)術(shù)意義和實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。本研究主要內(nèi)容包括： (1)研究并提出了一種利用氣動(dòng)人工肌肉和氣缸串聯(lián)組成復(fù)合驅(qū)動(dòng)器作為動(dòng)力源的新型柔順膝關(guān)節(jié)康復(fù)器械新結(jié)構(gòu)。利用氣動(dòng)人工肌肉的柔順性，克服了傳統(tǒng)CPM機(jī)只提供剛性訓(xùn)練的弊端。利用氣缸的長行程解決了氣動(dòng)肌肉行程短導(dǎo)致膝關(guān)節(jié)彎曲角度小的技術(shù)難題。通過單獨(dú)控制氣缸兩腔

24、壓力來靈活驅(qū)動(dòng)活塞自由伸縮，實(shí)現(xiàn)了膝關(guān)節(jié)康復(fù)器主動(dòng)訓(xùn)練功能。 (2)為了實(shí)現(xiàn)不同康復(fù)階段對不同訓(xùn)練要求的控制，對膝關(guān)節(jié)康復(fù)器的控制系統(tǒng)進(jìn)行研究。根據(jù)研究的實(shí)際情況，確定了PC機(jī)+數(shù)據(jù)采集卡的控制方法，軟件控制平臺(tái)選擇LabVIEW軟件對傳感器和控制閥進(jìn)行控制。各訓(xùn)練參數(shù)在模塊中均可調(diào)，滿足了人機(jī)交互要求。通過控制各驅(qū)動(dòng)器工作壓力及壓力變化方式，實(shí)現(xiàn)了膝關(guān)節(jié)康復(fù)器的周期、平穩(wěn)動(dòng)作。 (3)研究建立了柔順膝關(guān)節(jié)康復(fù)器的理論模型，并對柔順康復(fù)器樣機(jī)的工作特性進(jìn)行了試驗(yàn)研究。結(jié)果表明：康復(fù)器在被動(dòng)和主動(dòng)運(yùn)動(dòng)方式下的最大轉(zhuǎn)角分別為82°和130°。在試

25、驗(yàn)對象體重為45kg的情況下，康復(fù)器完成一個(gè)彎曲伸展周期的時(shí)間為25s，速度為6°/s，平均角加速度為2.5°/s2。試驗(yàn)結(jié)果同時(shí)表明康復(fù)器滿足了柔順性和主-被動(dòng)訓(xùn)練相結(jié)合的功能要求。持續(xù)被動(dòng)運(yùn)動(dòng)(CPM)是目前膝關(guān)節(jié)損傷患者術(shù)后康復(fù)訓(xùn)練的重要方法。傳統(tǒng)的CPM康復(fù)訓(xùn)練器械多是機(jī)械-電機(jī)式的，雖然可以達(dá)到很高的位置精度，但為患者提供的是剛性、被動(dòng)的鍛煉。傳統(tǒng)的CPM機(jī)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(dòng)運(yùn)動(dòng)無法滿足患者康復(fù)后期肢體的肌肉力量訓(xùn)練要求，而大量的臨床觀察和統(tǒng)計(jì)表明：術(shù)后進(jìn)行主-被動(dòng)綜合訓(xùn)練與只進(jìn)行被動(dòng)訓(xùn)練相比，可

26、明顯減輕患者疼痛，加快關(guān)節(jié)功能康復(fù)。因此，研究開發(fā)一種柔順的主-被動(dòng)結(jié)合的新型膝關(guān)節(jié)康復(fù)訓(xùn)練器，具有重要的學(xué)術(shù)意義和實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。本研究主要內(nèi)容包括： (1)研究并提出了一種利用氣動(dòng)人工肌肉和氣缸串聯(lián)組成復(fù)合驅(qū)動(dòng)器作為動(dòng)力源的新型柔順膝關(guān)節(jié)康復(fù)器械新結(jié)構(gòu)。利用氣動(dòng)人工肌肉的柔順性，克服了傳統(tǒng)CPM機(jī)只提供剛性訓(xùn)練的弊端。利用氣缸的長行程解決了氣動(dòng)肌肉行程短導(dǎo)致膝關(guān)節(jié)彎曲角度小的技術(shù)難題。通過單獨(dú)控制氣缸兩腔壓力來靈活驅(qū)動(dòng)活塞自由伸縮，實(shí)現(xiàn)了膝關(guān)節(jié)康復(fù)器主動(dòng)訓(xùn)練功能。 (2)為了實(shí)現(xiàn)不同康復(fù)階段對不同訓(xùn)練要求的控制，對膝關(guān)節(jié)康復(fù)器的控制系統(tǒng)進(jìn)行研究。根據(jù)研究的實(shí)際情況，確定了PC機(jī)+數(shù)據(jù)采集卡的

27、控制方法，軟件控制平臺(tái)選擇LabVIEW軟件對傳感器和控制閥進(jìn)行控制。各訓(xùn)練參數(shù)在模塊中均可調(diào)，滿足了人機(jī)交互要求。通過控制各驅(qū)動(dòng)器工作壓力及壓力變化方式，實(shí)現(xiàn)了膝關(guān)節(jié)康復(fù)器的周期、平穩(wěn)動(dòng)作。 (3)研究建立了柔順膝關(guān)節(jié)康復(fù)器的理論模型，并對柔順康復(fù)器樣機(jī)的工作特性進(jìn)行了試驗(yàn)研究。結(jié)果表明：康復(fù)器在被動(dòng)和主動(dòng)運(yùn)動(dòng)方式下的最大轉(zhuǎn)角分別為82°和130°。在試驗(yàn)對象體重為45kg的情況下，康復(fù)器完成一個(gè)彎曲伸展周期的時(shí)間為25s，速度為6°/s，平均角加速度為2.5°/s2。試驗(yàn)結(jié)果同時(shí)表明康復(fù)

28、器滿足了柔順性和主-被動(dòng)訓(xùn)練相結(jié)合的功能要求。持續(xù)被動(dòng)運(yùn)動(dòng)(CPM)是目前膝關(guān)節(jié)損傷患者術(shù)后康復(fù)訓(xùn)練的重要方法。傳統(tǒng)的CPM康復(fù)訓(xùn)練器械多是機(jī)械-電機(jī)式的，雖然可以達(dá)到很高的位置精度，但為患者提供的是剛性、被動(dòng)的鍛煉。傳統(tǒng)的CPM機(jī)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(dòng)運(yùn)動(dòng)無法滿足患者康復(fù)后期肢體的肌肉力量訓(xùn)練要求，而大量的臨床觀察和統(tǒng)計(jì)表明：術(shù)后進(jìn)行主-被動(dòng)綜合訓(xùn)練與只進(jìn)行被動(dòng)訓(xùn)練相比，可明顯減輕患者疼痛，加快關(guān)節(jié)功能康復(fù)。因此，研究開發(fā)一種柔順的主-被動(dòng)結(jié)合的新型膝關(guān)節(jié)康復(fù)訓(xùn)練器，具有重要的學(xué)術(shù)意義和實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。本研究主要內(nèi)容包括： (1)研究并提出了一種利用氣動(dòng)人工肌肉和氣缸串聯(lián)組成復(fù)合驅(qū)動(dòng)器作為動(dòng)力源的新型柔順膝關(guān)節(jié)康復(fù)器械新結(jié)構(gòu)。利用氣動(dòng)人工肌肉的柔順性，克服了傳統(tǒng)CPM機(jī)只提供剛性訓(xùn)練的弊端。利用氣缸的長行程解決了氣動(dòng)肌肉行程短導(dǎo)致膝關(guān)節(jié)彎曲角度小的技術(shù)難題。通過單獨(dú)控制氣缸兩腔壓力來靈活驅(qū)動(dòng)活塞自由伸縮