下肢残肢康复训练系统的设计与研究

摘要

现在，我国有众多截肢患者，需要装配假肢的截肢患者约有100万人，而下肢截肢患者则高达80[％]以上。现代截肢者康复理论认为：及时、正确的护理和训练残端是十分必要的。假肢需要根据残肢状况进行设计，其使用效果不仅与假肢零部件的性能有关，而且与残肢状况的好坏有直接关系。下肢截肢患者在截肢后，残肢的运动功能必须得到恢复，才能较好的穿戴假肢。针对下肢截肢患者，我们需要给他们进行必要的辅助训练，帮助他们恢复下肢的运动功能。对残肢训练系统的研究是首次提出的，在国内外市场没有发现类似的产品。因此，下肢残端训练系统成为康复领域里的一个重要研究课题。本课题的提出正为了完善这个系统所做的基础性研究。
　　 本文所进行的研究方案是针对下肢截肢者进行运动功能恢复的训练，让下肢截肢者进行等长、等张和等速训练进行康复，建立下肢残肢功能康复训练系统的实验平台，进行不同训练模式的下肢肌肉的训练，实现操作者与训练系统之间的信息转换。在下肢残肢康复训练中引入操作简单的人机交互，根据患者的意图来实现康复训练动作。在以上的基础之上研究训练模式转换和控制力矩的依据。
　　 本文是主要是根据下肢截肢者的康复训练特点，设计髋关节康复训练器和膝关节康复训练器，髋关节以AVR系列ATmega16单片机为核心控制单元，控制阻尼源磁粉制动器。
　　 膝关节采用TP760-T触摸屏和S7-200型PLC，输出采用直流力矩电机和磁粉制动器，建立下肢膝关节残肢功能训练系统的实验平台，将自动控制技术引入到下肢残肢信号处理和显示中来，建立了基于自动控制理论技术的下肢残肢康复训练系统。为了简化操作和提高开发及操作效率，用Touchwin软件编程，完成了数据处理和显示的设计。该系统通过对截肢者肌电信号采集分析，可实现对患者的康复效果的量化评定。