【摘要】：目的:設(shè)計一種新型的膝關(guān)節(jié)康復(fù)裝置,融合了功能性電刺激和機械外骨骼,使其能夠發(fā)揮兩種康復(fù)技術(shù)的優(yōu)點,同時彌補各自的缺陷,實現(xiàn)一種更加優(yōu)化的康復(fù)輔助模式。方法:該康復(fù)裝置采用串聯(lián)彈性驅(qū)動器作為膝關(guān)節(jié)外骨骼的動力驅(qū)動裝置,并設(shè)計了相應(yīng)的人機交互機構(gòu)保證良好的力矩傳遞。驅(qū)動電機采用交流伺服電機,并與減速器相連保證足夠的轉(zhuǎn)矩。減速器輸出軸和腿部支撐件之間通過彈性元件相連。與剛性驅(qū)動器相比,串聯(lián)彈性驅(qū)動器具有防止過大的力沖激、可以實現(xiàn)穩(wěn)定的力矩控制、儲存和釋放能量等優(yōu)點,適用于人機交互領(lǐng)域。膝關(guān)節(jié)外骨骼還融合了模擬編碼器、接觸力傳感器等便于進行反饋控制。結(jié)果:制作了原型機并進行了初步的實驗驗證,結(jié)果顯示該膝關(guān)節(jié)康復(fù)裝置能夠?qū)崿F(xiàn)較為精確的軌跡追蹤,并且能夠平衡電刺激和機械外骨骼的輔助力矩。結(jié)論:本文設(shè)計的混合式膝關(guān)節(jié)康復(fù)裝置能夠使兩種康復(fù)技術(shù)無干擾地結(jié)合,為康復(fù)工程提供了一種新的思路。
[Abstract]:Aim: to design a new rehabilitation device for knee joint, which combines functional electrical stimulation and mechanical exoskeleton, so that it can exert the advantages of two kinds of rehabilitation techniques, and at the same time make up for their defects, so as to realize a more optimized rehabilitation assistant mode. Methods: a series elastic actuator was used to drive the exoskeleton of knee joint, and the corresponding human-computer interaction mechanism was designed to ensure good torque transfer. The drive motor adopts AC servo motor and is connected with the reducer to ensure sufficient torque. The output shaft of the reducer and the leg support are connected by an elastic element. Compared with rigid actuators, series elastic actuators have many advantages, such as preventing excessive force impulse, achieving stable torque control, storing and releasing energy, etc., and are suitable for human-computer interaction. Knee exoskeleton also combines analog encoders and contact force sensors for feedback control. Results: the prototype was made and a preliminary experiment was carried out. The results showed that the knee rehabilitation device could track the track accurately and balance the electric stimulation and the auxiliary moment of the mechanical exoskeleton. Conclusion: the hybrid knee rehabilitation device designed in this paper can combine the two rehabilitation techniques without interference, which provides a new way of thinking for rehabilitation engineering.
【作者單位】： 上海交通大學(xué)機械系統(tǒng)與振動國家重點實驗室;
【基金】：國家自然科學(xué)基金(51475292) 上海市自然科學(xué)基金(14ZR1421300)
【分類號】：R496

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本文編號：2439773