一種面向步態(tài)和平衡康復訓練的單繩懸吊主動減重系統(tǒng)設計與控制方法研究
本文選題:康復訓練 + 主動減重 ; 參考:《自動化學報》2016年12期
【摘要】:針對患者神經損傷后發(fā)生的下肢運動障礙,減重步行訓練是一種重要的康復訓練方式.對于中度和輕度患者,為其提供部分身體重力支撐(Body weight support,BWS)并激勵其自主行走,可以提高患者的主動參與,并有助于改善其步態(tài)和平衡控制能力,從而有望取得更好的康復效果.現(xiàn)有的減重技術多存在運動空間小、減重力變化大、會對患者產生前后和側向拉力等問題.為此,本文面向步態(tài)和平衡康復訓練應用,采用單繩懸吊方式,設計電機驅動的豎直拉力單元,從而構建了一種主動減重系統(tǒng).在水平方向,采用橋式吊架結構,通過伺服控制消除吊繩偏擺使其保持豎直,從而避免對患者產生前后和側向的拉力干擾.在豎直方向,只有一個控制自由度卻需要完成位置隨動和減重力控制兩個目標,是典型的欠驅動系統(tǒng).為此,采用繩牽引串聯(lián)彈性驅動方法,將位置和吊繩拉力耦合起來.針對系統(tǒng)中存在的非線性、摩擦等不利因素,采用滑?刂品椒,分別設計了吊繩偏角控制器和吊繩拉力控制器.為保證系統(tǒng)安全運行,進一步針對豎直拉力單元中的彈簧連接動板設計了位置控制器.最后,通過仿真實驗檢驗了本文提出的主動減重系統(tǒng)和控制方案效果.由此,可為下肢運動障礙患者提供一種方便高效的康復訓練手段.
[Abstract]:In order to ensure the safe operation of the system , it is possible to improve its gait and balance control ability , so as to improve its gait and balance control ability . In order to ensure the safe operation of the system , it is possible to achieve better rehabilitation effect . In order to ensure the safe operation of the system , it is possible to design the position controller for the spring connection plate in the vertical tension unit .
【作者單位】: 南開大學機器人與信息自動化研究所;南開大學天津市智能機器人技術重點實驗室;
【基金】:國家自然科學基金(61403215) 中央高校基本科研業(yè)務費,天津市自然科學基金(13JCYBJC36600)資助~~
【分類號】:R49
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,本文編號:2075928
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