上下肢主被动康复机器人的设计

摘要

导致肢体伤残的原因有很多，包括脑血管病、骨关节病、小儿麻痹症、工伤、交通事故、发育畸形、脑性瘫痪、脊髓疾病、感染和地方病等。另外，我国人口老龄化加剧，伴随而来的肢体伤残问题将更为突出。据第二次全国残疾人抽样调查数据显示，截至2006年4月，全国各类残疾人总数为8296万人，肢体残疾人总数约2412万，占总残疾人数的29.07％。
　　上下肢主被动康复机器人是建立在康复医学理论之上，采用多种运动方式，预防并治疗关节僵硬、肌肉萎缩，最大限度地恢复患者已经减弱或丧失了的运动功能。主要训练模式有被动训练、主动辅助训练、主动训练以及阻力训练。系统采用双闭环控制策略，结合 PID算法，以电流环和速度环相配合的形式，控制电机速度和转矩达到预设要求。为了反应患者左右肢的平衡情况，系统引入生物反馈，把患者的康复情况转化成视觉体验，增加了训练过程的趣味性。在运动过程中，可自动检测患者的主被动运动情况并判断是否发生肢体痉挛。在治疗结束时，提供患者左右肢的康复情况以及整体评估数据，为康复医师制定更好的治疗方案提供依据。
　　本文的主要内容有：
　　（1）调查了解国内外上下肢主被动康复机器人的发展现状，分析其优缺点，完善主被动相结合治疗伤残肢体的康复方案。
　　（2）研究了上下肢运动康复机理及肌力分级方法，分析了四种训练模式。
　　（3）设计了以AVR单片机为主控制器的硬件实现电路。
　　（4）完成了上位机触摸屏程序的设计，下位机微处理器程序的设计及通信协议的编制。
　　（5）对整机系统进行全面测试，确定其满足要求。

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第1章 绪论

1.1 课题研究背景及意义

1.2 国内外研究现状

1.3 研究内容和安排

第2章 肢体康复理论基础

2.1 康复医学

2.2 运动康复理论

2.3 康复训练模式及选择方法

第3章 系统硬件电路设计

3.1 系统总体方案设计

3.2 直流电机理论研究

3.3 系统器件选型

3.4 电路原理图设计

3.5 电路板及整机实物图

第4章 系统软件设计

4.1 系统软件设计方案

4.2 上位机液晶触摸屏程序设计

4.3 通信板程序设计

4.4 微处理器程序设计

第5章 系统临床验证

5.1 临床验证方法

5.2 临床评价标准

5.3 临床验证效果及结论

第6章 总结与展望

6.1 总结

6.2 展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及所取得的科研成果

致谢