多模式下肢康复训练机器人的设计与实验分析.pdfVIP

Chinese Journal of Rehabilitation Medicine, May 2011, Vol. 26, No.5 ·康复医学工程· 多模式下肢康复训练机器人的设计与实验分析* 1 1 1 张立勋 李长胜 刘富强 摘要 目的：为满足下肢运动功能障碍患者的康复需要，设计了一种具有多种模式的下肢康复训练机器人。 方法：介绍了它的机械结构、系统的工作原理并对样机进行了实验分析。 结果：该机器人具有对患者进行主动运动、被动运动、辅助运动和主被动运动等训练模式。可以实现单关节的分离 运动和多关节的协同运动。给出了患者髋、膝、踝关节做被动运动训练时往复运动机构末端的位置跟踪情况。基于 柔顺性控制的脚踏板末端轨迹跟踪情况，以及被动运动时的足底力和腿部肌肉压力变化情况。 结论：通过样机实验，验证了该机器人的基本功能，经过进一步改进和完善，可为下肢运动功能障碍的患者提供有效 的康复训练。 关键词 康复训练；康复机器人；下肢功能 中图分类号:R496,R681.8 文献标识码：B 文章编号：1001-1242（2011 ）-05-0464-03 下肢运动功能障碍患者的不断增加，给患者本人、家庭 运动电机相连，在它的驱动下，同步齿形带可以进行往复运 和社会都带来了沉重的负担。目前有很多种治疗方法，但是 动，带动患者的下肢做屈伸运动。踝关节运动机构包括脚踏 无论采取哪种方法，都离不开对患肢进行运动康复训练。医 板、滑道、连杆和支撑杆等。踝关节电机驱动连杆，使连杆做 学理论和临床康复实践表明，运动康复训练对恢复中枢神经 往复旋转运动并带动脚踏板旋转。支撑杆用于支撑患者的 [1] 系统功能，防止肌肉萎缩有着重要的意义 。康复训练不仅 大小腿。在脚踏板上安装有压力传感器，用于检测康复训练 可以对患者施加精确的运动控制，也可以记录患者的治疗数 时患者的足底力，在患者的小腿安装有肌张力传感器，用于 [2] 据 。为解决上述问题，近几年来，国内外的研究机构相继研 检测患者是否发生痉挛。康复训练时，患者仰卧于机器人 发了康复训练机器人，如德国的RECK 公司研制的MOTOmed 上，这样既有利于治疗，也给重度患者提供了方便。 康复设备，它能够实现被动运动、主动运动和助力运动等功 图1 下肢康复训练机器人总体结构 [3] 能 。美国密歇根大学研究的下肢康复机器人，实现了肢体 [4] 肌张力传感器 足底力传感器 的阻抗控制训练 。国内哈尔滨工程大学机电一体化实验室 开发的一种下肢康复训练机器人，它可以通过模拟正常人行 [5] 走的运动轨迹来对患者进行训练 。本文借鉴现有康复机器 脚踏板 人的优点，介绍了一种结构简单、功能齐全的多模式下肢康 滑道 复训练机器人，为脑卒中、偏瘫、脊髓损伤等下肢运动功能障 支撑杆带轮