智能型踝關(guān)節(jié)CPM康復(fù)器的研究.pdf

1、醫(yī)學(xué)研究和臨床證明,連續(xù)被動(dòng)運(yùn)動(dòng)對(duì)骨關(guān)節(jié)損傷恢復(fù)、關(guān)節(jié)軟骨的再生和修復(fù)有顯著促進(jìn)作用。目前,在康復(fù)醫(yī)學(xué)中,多是通過(guò)人工療法活動(dòng)受傷踝關(guān)節(jié),其缺點(diǎn)是費(fèi)時(shí)、費(fèi)力,康復(fù)過(guò)程中的參數(shù)記錄困難,且難以獲得系統(tǒng)的康復(fù)訓(xùn)練。因此,開(kāi)展智能型踝關(guān)節(jié)CPM康復(fù)器的研究具有重要意義。
　　 本文在深入分析人體足部生理結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上,根據(jù)人體足部的生理結(jié)構(gòu)和運(yùn)動(dòng)特征,設(shè)計(jì)了能夠?qū)ψ悴窟M(jìn)行被動(dòng)的跖屈、背屈和內(nèi)外翻運(yùn)動(dòng)的康復(fù)器,其擺動(dòng)角度、運(yùn)轉(zhuǎn)速度和輸出扭

2、矩可自行設(shè)定和實(shí)時(shí)測(cè)量,確保不超出設(shè)定值,避免對(duì)踝關(guān)節(jié)造成二次損傷。
　　 根據(jù)康復(fù)器對(duì)動(dòng)力源的要求和常用驅(qū)動(dòng)方式的特點(diǎn),采用永磁直流電機(jī)作為康復(fù)器的動(dòng)力源,以滿(mǎn)足康復(fù)器運(yùn)行平穩(wěn)、機(jī)械特性硬、控制簡(jiǎn)單、節(jié)能環(huán)保等綜合要求;采用行星齒輪減速器不僅實(shí)現(xiàn)了直流電機(jī)與康復(fù)器執(zhí)行部件的大傳動(dòng)比轉(zhuǎn)換,而且結(jié)構(gòu)尺寸較小。
　　 采用PWM調(diào)速技術(shù)調(diào)節(jié)直流電機(jī)的轉(zhuǎn)速,利用增量式光電軸角編碼器反饋電機(jī)實(shí)時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)速度,對(duì)電機(jī)進(jìn)行閉環(huán)速度控制;

3、為了改善直流電機(jī)的啟動(dòng)特性和運(yùn)行穩(wěn)定性,在控制系統(tǒng)中加入經(jīng)梯形法和微分先行算法改進(jìn)的PID控制器,提高了直流電機(jī)的PID調(diào)速穩(wěn)定性和精度。
　　 提出了通過(guò)測(cè)量電樞電流實(shí)現(xiàn)電機(jī)輸出扭矩測(cè)量的方法。該方法首先通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)得不同控制電壓下電機(jī)所受的外部負(fù)載與電樞繞組電流之間的關(guān)系曲線。在電機(jī)運(yùn)行過(guò)程中,利用分流原理測(cè)出某一控制電壓下的電樞繞組電流,即可根據(jù)控制電壓所對(duì)應(yīng)的負(fù)載與電樞電流關(guān)系曲線求出電機(jī)的實(shí)際輸出扭矩,從而實(shí)現(xiàn)無(wú)扭矩傳感