柔順膝關節(jié)康復器結構及控制技術研究.pdf

1、持續(xù)被動運動(CPM)是目前膝關節(jié)損傷患者術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，加快關節(jié)功能康復。因此，研究開發(fā)一種柔順的主-被動結合的新

2、型膝關節(jié)康復訓練器，具有重要的學術意義和實際應用價值。本研究主要內容包括： (1)研究并提出了一種利用氣動人工肌肉和氣缸串聯(lián)組成復合驅動器作為動力源的新型柔順膝關節(jié)康復器械新結構。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節(jié)彎曲角度小的技術難題。通過單獨控制氣缸兩腔壓力來靈活驅動活塞自由伸縮，實現(xiàn)了膝關節(jié)康復器主動訓練功能。 (2)為了實現(xiàn)不同康復階段對

3、不同訓練要求的控制，對膝關節(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，滿足了人機交互要求。通過控制各驅動器工作壓力及壓力變化方式，實現(xiàn)了膝關節(jié)康復器的周期、平穩(wěn)動作。 (3)研究建立了柔順膝關節(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。結果表明：康復器在被動和主動運動方式下的最大轉角分