氣動肌肉驅(qū)動的下肢康復(fù)外骨骼系統(tǒng)研究.pdf

1、我國逐步進入老齡化社會，各類疾病引起的下肢行動不便與運動障礙也越來越普遍，臨床醫(yī)學(xué)研究與實踐表明，適當(dāng)?shù)南轮祻?fù)訓(xùn)練對于患者下肢運動能力的恢復(fù)有重要意義，下肢康復(fù)訓(xùn)練系統(tǒng)擁有廣泛的應(yīng)用前景。
　　氣動肌肉具有柔順性好、功重比高、成本較為低廉、安全可靠等特點。本課題所研究的是一套基于氣動肌肉為驅(qū)動元件的下肢康復(fù)外骨骼系統(tǒng)，進行基于下肢外骨骼和輔助康復(fù)小車的下肢康復(fù)訓(xùn)練。全文的主要研究內(nèi)容包括以下幾個方面:
　　第一，在對人體下

2、肢幾何參數(shù)與運動機理研究的基礎(chǔ)上，本文提出了一種基于氣動肌肉為驅(qū)動元件的下肢康復(fù)外骨骼設(shè)計方案;根據(jù)中國成年人下肢尺寸分布統(tǒng)計，確定了下肢外骨骼的幾何尺寸與可調(diào)節(jié)范圍;基于人行走過程中下肢各關(guān)節(jié)角度的變化范圍，確定下肢關(guān)節(jié)的運動角度，完成驅(qū)動元件的選型。利用ANSYS Workbench軟件對關(guān)鍵零部件進行強度分析，驗證結(jié)構(gòu)強度可靠性。
　　第二、對下肢外骨骼進行運動學(xué)與動力學(xué)分析，使用D-H方法建立下肢外骨骼的運動學(xué)方程，完成外

3、骨骼的正運動學(xué)解算，根據(jù)下肢外骨骼的幾何關(guān)系，完成逆運動學(xué)求解。根據(jù)拉格朗日方程建立下肢外骨骼的動力學(xué)方程，使用ADAMS軟件完成下肢外骨骼的動力扭矩仿真與步態(tài)行走仿真。
　　第三、搭建控制系統(tǒng)軟硬件平臺，設(shè)計高速開關(guān)閥驅(qū)動電路板，角度信號采集電路板;編寫上位機控制程序和人機控制界面程序，實現(xiàn)對康復(fù)訓(xùn)練實驗參數(shù)的調(diào)節(jié)與數(shù)據(jù)保存。完成空載情況下的實驗，驗證下肢康復(fù)外骨骼控制系統(tǒng)的可靠性。
　　第四、基于所設(shè)計的下肢康復(fù)外骨骼系