智能型踝關節(jié)CPM康復器的研究.pdf

1、醫(yī)學研究和臨床證明,連續(xù)被動運動對骨關節(jié)損傷恢復、關節(jié)軟骨的再生和修復有顯著促進作用。目前,在康復醫(yī)學中,多是通過人工療法活動受傷踝關節(jié),其缺點是費時、費力,康復過程中的參數(shù)記錄困難,且難以獲得系統(tǒng)的康復訓練。因此,開展智能型踝關節(jié)CPM康復器的研究具有重要意義。
　　 本文在深入分析人體足部生理結構的基礎上,根據(jù)人體足部的生理結構和運動特征,設計了能夠對足部進行被動的跖屈、背屈和內(nèi)外翻運動的康復器,其擺動角度、運轉速度和輸出扭

2、矩可自行設定和實時測量,確保不超出設定值,避免對踝關節(jié)造成二次損傷。
　　 根據(jù)康復器對動力源的要求和常用驅動方式的特點,采用永磁直流電機作為康復器的動力源,以滿足康復器運行平穩(wěn)、機械特性硬、控制簡單、節(jié)能環(huán)保等綜合要求;采用行星齒輪減速器不僅實現(xiàn)了直流電機與康復器執(zhí)行部件的大傳動比轉換,而且結構尺寸較小。
　　 采用PWM調(diào)速技術調(diào)節(jié)直流電機的轉速,利用增量式光電軸角編碼器反饋電機實時運轉速度,對電機進行閉環(huán)速度控制;

3、為了改善直流電機的啟動特性和運行穩(wěn)定性,在控制系統(tǒng)中加入經(jīng)梯形法和微分先行算法改進的PID控制器,提高了直流電機的PID調(diào)速穩(wěn)定性和精度。
　　 提出了通過測量電樞電流實現(xiàn)電機輸出扭矩測量的方法。該方法首先通過實驗測得不同控制電壓下電機所受的外部負載與電樞繞組電流之間的關系曲線。在電機運行過程中,利用分流原理測出某一控制電壓下的電樞繞組電流,即可根據(jù)控制電壓所對應的負載與電樞電流關系曲線求出電機的實際輸出扭矩,從而實現(xiàn)無扭矩傳感