步行康复用踝关节系统的研究

• 作 者: 余伟正
• 机 构: 上海大学
• 出 处: 上海大学
• 发表日期: 2009年期
• 关键词: 下肢矫形器 步行康复训练 康复医疗 虚拟样机 踝关节

现在由于各种自然灾难、疾病以及交通事故造成了很多下肢运动障碍的病人，给他们的生活带来了很大的不便。有效的康复训练可以帮助关节功能的最大恢复，传统的康复医疗方式局限于理疗师个人的经验和能力，而下肢外骨骼技术应用于康复训练，不仅可以降低理疗师的训练任务，还可以提高患者的训练效果。
上海大学智能机械与系统研究小组承担的国家863计划项目“步行训练机器人系统关键技术”项目主要是利用安装在病人下肢的外骨骼式矫形器，按照预先设置的行走步态，帮助产生或纠正患者的步行步态，以期实现下肢神经康复目的。踝关节的是人体重要的关节之一，对于人体的站立、行走、跑跳有密切的关系，因此踝关节的康复至关重要。本硕士论文“步行康复用踝关节系统的研究”是该课题的重要组成部分之一，主要研究外骨骼中的踝关节以及足部结构。
本论文第一章简要介绍了国内外下肢康复机器人的研究背景，概述了现有下肢康复机器人应用的技术及存在的不足。第二章则是从运动功能训练在康复训练中的作用方法入手，根据下肢康复原理来提出机构设计的具体要求。通过进一步分析踝关节机构和人肌运动原理，为类人形的矫形器设计提供理论依据。第三章中设计了外骨骼式的踝关节以及足部结构，并对关键零件进行了静力学分析，验证可靠性。第四章主要是对含有踝关节的双腿外骨骼矫形器进行运动学分析，并在ADAMS中进行运动学仿真试验。第五章为一组实验，包括利用半闭环控制系统对机构运动范围进行标定，以及对实测数据与目标数据的误差分析两个部分。实验结果显示，系统动态性能稳定，基本达到预定指标。最后，第六章介绍了本硕士论文的研究结果和创新点，提出了今后研究的方向。