论文部分内容阅读
近年来,患有下肢行走功能障碍的患者数量在逐年增加。与传统步行康复训练不同,步行康复训练系统能够减轻康复治疗师劳动强度、训练重复性好、康复测评客观等优点,所以得到了广泛的关注。通过与浙江大学合作,本文对减重式移动步行康复训练系统进行了深入研究,主要内容如下：(1)根据步行康复策略以及训练器高集成化、易推广的要求,通过认真分析国内外已有移动式步行康复训练系统优缺点,最终确定了本文研究的减重式移动步行康复训练系统各子系统的设计方案。(2)通过对成年人人体下肢尺寸和结构进行分析,经过力学计算,确定了步行康复训练系统中减重式移动步行康复训练机器人各子系统关键零部件基本尺寸。最后,利用SOLIDWORKS软件对减重式移动步行康复训练机器人三维建模,并绘制相应加工图纸,制作样机。(3)减重式移动步行康复训练机器人控制系统采用Atmega128单片机作为主控制芯片,底盘控制系统采用PID闭环控制,用于机器人移动速度精确控制；减重系统采用步进电机开环控制,使用拉力传感器监测和保存减重量大小数据。两个子系统协调控制,实现机器人被动康复训练模式。(4)对浙江大学为移动步行康复训练机器人开发的穿戴式力传感器进行精度标定实验。穿戴式力传感器测得的地面反作用力Fx,Fy和Fz的均方根误差和标准差分别为3.84±3.85N,14.79±10.61N和19.22±12.43N；压力中心轨迹均方根误差为3.38±2.31mm。实验结果表明,穿戴式力传感器测得的地面反作用力和力矩精度很高,是有效的。(5)在精度标定实验基础上,开展了步行训练实验。通过对实验数据分析处理,得到了正常人和非正常人下肢关键步态参数。通过对比结果说明,穿戴式力传感器能用于康复训练过程中的定量步态分析。所研发的步行康复训练系统能实现减重被动康复训练,具有康复测评功能,并且样机结构紧凑,所占空间较小,适合在家庭、社区、医院使用,具有很好的应用前景。