全模式施力器的設(shè)計(jì)及其動(dòng)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(cè)評(píng)是準(zhǔn)確評(píng)估病人或運(yùn)動(dòng)員當(dāng)前的肌力水平并據(jù)此制定康復(fù)、訓(xùn)練計(jì)劃的基本環(huán)節(jié)，提高肌力訓(xùn)練效率對(duì)于病人和運(yùn)動(dòng)員來(lái)說(shuō)至關(guān)重要。另外，老年人肌力衰弱問(wèn)題需要切實(shí)關(guān)注，全民健身運(yùn)動(dòng)也需要科學(xué)高效的訓(xùn)練方法?，F(xiàn)有的肌力測(cè)評(píng)及訓(xùn)練設(shè)備主要由國(guó)外壟斷，高昂的價(jià)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(cè)評(píng)和訓(xùn)練要求、同時(shí)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(chǎng)前景。
　　本研究通過(guò)深入研究肌力測(cè)評(píng)及訓(xùn)練原理，為全模式施力器的設(shè)計(jì)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(shí)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(guò)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(jì)尤其是控制算法的設(shè)計(jì)奠定理論基礎(chǔ)。進(jìn)一步，通過(guò)搭建以PLC為上位機(jī)控制伺服驅(qū)動(dòng)器及伺服電機(jī)，以扭矩傳感器作為反饋元件檢測(cè)

3、實(shí)時(shí)扭矩，以觸摸屏實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互的全模式施力器，實(shí)現(xiàn)了等張、等長(zhǎng)、被動(dòng)、等速四種訓(xùn)練模式。針對(duì)全模式施力器的器轉(zhuǎn)矩、速度波動(dòng)等問(wèn)題，設(shè)計(jì)了相應(yīng)的PLC程序算法予以解決。通過(guò)PLC的數(shù)據(jù)日志功能，對(duì)全模式施力器進(jìn)行性能測(cè)試，測(cè)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(cè)試和改進(jìn)全模式施力器的性能，搭建了施力器測(cè)試實(shí)驗(yàn)臺(tái)。該測(cè)試實(shí)驗(yàn)臺(tái)可以輸出與時(shí)間呈特定關(guān)系的轉(zhuǎn)矩、速度，從而可以有效模擬實(shí)際使用過(guò)程中受試者的轉(zhuǎn)矩