机械制造及其自动化专业毕业论文[精品论文]柔顺膝关节康复器结构及控制技术研究

1、机械制造及其自动化专业毕业论文 精品论文 柔顺膝关节康复器结构及控制技术研究关键词：膝关节康复 康复训练器 康复器驱动 计算机控制摘要：持续被动运动(CPM)是目前膝关节损伤患者术后康复训练的重要方法。传统的CPM康复训练器械多是机械-电机式的，虽然可以达到很高的位置精度，但为患者提供的是刚性、被动的锻炼。传统的CPM机与患者的刚性接触容易对患者造成二次伤害；另一方面，被动运动无法满足患者康复后期肢体的肌肉力量训练要求，而大量的临床观察和统计表明：术后进行主-被动综合训练与只进行被动训练相比，可明显减轻患者疼痛，加快关节功能康复。因此，研究开发一种柔顺的主-被动结合的新型膝关节康复训练器，具有

2、重要的学术意义和实际应用价值。本研究主要内容包括： (1)研究并提出了一种利用气动人工肌肉和气缸串联组成复合驱动器作为动力源的新型柔顺膝关节康复器械新结构。利用气动人工肌肉的柔顺性，克服了传统CPM机只提供刚性训练的弊端。利用气缸的长行程解决了气动肌肉行程短导致膝关节弯曲角度小的技术难题。通过单独控制气缸两腔压力来灵活驱动活塞自由伸缩，实现了膝关节康复器主动训练功能。 (2)为了实现不同康复阶段对不同训练要求的控制，对膝关节康复器的控制系统进行研究。根据研究的实际情况，确定了PC机+数据采集卡的控制方法，软件控制平台选择LabVIEW软件对传感器和控制阀进行控制。各训练参数在模块中均可调，满足

3、了人机交互要求。通过控制各驱动器工作压力及压力变化方式，实现了膝关节康复器的周期、平稳动作。 (3)研究建立了柔顺膝关节康复器的理论模型，并对柔顺康复器样机的工作特性进行了试验研究。结果表明：康复器在被动和主动运动方式下的最大转角分别为82°和130°。在试验对象体重为45kg的情况下，康复器完成一个弯曲伸展周期的时间为25s，速度为6°/s，平均角加速度为2.5°/s2。试验结果同时表明康复器满足了柔顺性和主-被动训练相结合的功能要求。正文内容 持续被动运动(CPM)是目前膝关节损伤患者术

4、后康复训练的重要方法。传统的CPM康复训练器械多是机械-电机式的，虽然可以达到很高的位置精度，但为患者提供的是刚性、被动的锻炼。传统的CPM机与患者的刚性接触容易对患者造成二次伤害；另一方面，被动运动无法满足患者康复后期肢体的肌肉力量训练要求，而大量的临床观察和统计表明：术后进行主-被动综合训练与只进行被动训练相比，可明显减轻患者疼痛，加快关节功能康复。因此，研究开发一种柔顺的主-被动结合的新型膝关节康复训练器，具有重要的学术意义和实际应用价值。本研究主要内容包括： (1)研究并提出了一种利用气动人工肌肉和气缸串联组成复合驱动器作为动力源的新型柔顺膝关节康复器械新结构。利用气动人工肌肉的柔顺性

5、，克服了传统CPM机只提供刚性训练的弊端。利用气缸的长行程解决了气动肌肉行程短导致膝关节弯曲角度小的技术难题。通过单独控制气缸两腔压力来灵活驱动活塞自由伸缩，实现了膝关节康复器主动训练功能。 (2)为了实现不同康复阶段对不同训练要求的控制，对膝关节康复器的控制系统进行研究。根据研究的实际情况，确定了PC机+数据采集卡的控制方法，软件控制平台选择LabVIEW软件对传感器和控制阀进行控制。各训练参数在模块中均可调，满足了人机交互要求。通过控制各驱动器工作压力及压力变化方式，实现了膝关节康复器的周期、平稳动作。 (3)研究建立了柔顺膝关节康复器的理论模型，并对柔顺康复器样机的工作特性进行了试验研究

6、。结果表明：康复器在被动和主动运动方式下的最大转角分别为82°和130°。在试验对象体重为45kg的情况下，康复器完成一个弯曲伸展周期的时间为25s，速度为6°/s，平均角加速度为2.5°/s2。试验结果同时表明康复器满足了柔顺性和主-被动训练相结合的功能要求。持续被动运动(CPM)是目前膝关节损伤患者术后康复训练的重要方法。传统的CPM康复训练器械多是机械-电机式的，虽然可以达到很高的位置精度，但为患者提供的是刚性、被动的锻炼。传统的CPM机与患者的刚性接触容易对患者造成二次伤害；另一方面

7、，被动运动无法满足患者康复后期肢体的肌肉力量训练要求，而大量的临床观察和统计表明：术后进行主-被动综合训练与只进行被动训练相比，可明显减轻患者疼痛，加快关节功能康复。因此，研究开发一种柔顺的主-被动结合的新型膝关节康复训练器，具有重要的学术意义和实际应用价值。本研究主要内容包括： (1)研究并提出了一种利用气动人工肌肉和气缸串联组成复合驱动器作为动力源的新型柔顺膝关节康复器械新结构。利用气动人工肌肉的柔顺性，克服了传统CPM机只提供刚性训练的弊端。利用气缸的长行程解决了气动肌肉行程短导致膝关节弯曲角度小的技术难题。通过单独控制气缸两腔压力来灵活驱动活塞自由伸缩，实现了膝关节康复器主动训练功能。

8、 (2)为了实现不同康复阶段对不同训练要求的控制，对膝关节康复器的控制系统进行研究。根据研究的实际情况，确定了PC机+数据采集卡的控制方法，软件控制平台选择LabVIEW软件对传感器和控制阀进行控制。各训练参数在模块中均可调，满足了人机交互要求。通过控制各驱动器工作压力及压力变化方式，实现了膝关节康复器的周期、平稳动作。 (3)研究建立了柔顺膝关节康复器的理论模型，并对柔顺康复器样机的工作特性进行了试验研究。结果表明：康复器在被动和主动运动方式下的最大转角分别为82°和130°。在试验对象体重为45kg的情况下，康复器完成一个弯曲伸展周期的时

9、间为25s，速度为6°/s，平均角加速度为2.5°/s2。试验结果同时表明康复器满足了柔顺性和主-被动训练相结合的功能要求。持续被动运动(CPM)是目前膝关节损伤患者术后康复训练的重要方法。传统的CPM康复训练器械多是机械-电机式的，虽然可以达到很高的位置精度，但为患者提供的是刚性、被动的锻炼。传统的CPM机与患者的刚性接触容易对患者造成二次伤害；另一方面，被动运动无法满足患者康复后期肢体的肌肉力量训练要求，而大量的临床观察和统计表明：术后进行主-被动综合训练与只进行被动训练相比，可明显减轻患者疼痛，加快关节功能康复。因此，研究开发一种柔顺的

10、主-被动结合的新型膝关节康复训练器，具有重要的学术意义和实际应用价值。本研究主要内容包括： (1)研究并提出了一种利用气动人工肌肉和气缸串联组成复合驱动器作为动力源的新型柔顺膝关节康复器械新结构。利用气动人工肌肉的柔顺性，克服了传统CPM机只提供刚性训练的弊端。利用气缸的长行程解决了气动肌肉行程短导致膝关节弯曲角度小的技术难题。通过单独控制气缸两腔压力来灵活驱动活塞自由伸缩，实现了膝关节康复器主动训练功能。 (2)为了实现不同康复阶段对不同训练要求的控制，对膝关节康复器的控制系统进行研究。根据研究的实际情况，确定了PC机+数据采集卡的控制方法，软件控制平台选择LabVIEW软件对传感器和控制阀

11、进行控制。各训练参数在模块中均可调，满足了人机交互要求。通过控制各驱动器工作压力及压力变化方式，实现了膝关节康复器的周期、平稳动作。 (3)研究建立了柔顺膝关节康复器的理论模型，并对柔顺康复器样机的工作特性进行了试验研究。结果表明：康复器在被动和主动运动方式下的最大转角分别为82°和130°。在试验对象体重为45kg的情况下，康复器完成一个弯曲伸展周期的时间为25s，速度为6°/s，平均角加速度为2.5°/s2。试验结果同时表明康复器满足了柔顺性和主-被动训练相结合的功能要求。持续被动运动(

12、CPM)是目前膝关节损伤患者术后康复训练的重要方法。传统的CPM康复训练器械多是机械-电机式的，虽然可以达到很高的位置精度，但为患者提供的是刚性、被动的锻炼。传统的CPM机与患者的刚性接触容易对患者造成二次伤害；另一方面，被动运动无法满足患者康复后期肢体的肌肉力量训练要求，而大量的临床观察和统计表明：术后进行主-被动综合训练与只进行被动训练相比，可明显减轻患者疼痛，加快关节功能康复。因此，研究开发一种柔顺的主-被动结合的新型膝关节康复训练器，具有重要的学术意义和实际应用价值。本研究主要内容包括： (1)研究并提出了一种利用气动人工肌肉和气缸串联组成复合驱动器作为动力源的新型柔顺膝关节康复器械新

13、结构。利用气动人工肌肉的柔顺性，克服了传统CPM机只提供刚性训练的弊端。利用气缸的长行程解决了气动肌肉行程短导致膝关节弯曲角度小的技术难题。通过单独控制气缸两腔压力来灵活驱动活塞自由伸缩，实现了膝关节康复器主动训练功能。 (2)为了实现不同康复阶段对不同训练要求的控制，对膝关节康复器的控制系统进行研究。根据研究的实际情况，确定了PC机+数据采集卡的控制方法，软件控制平台选择LabVIEW软件对传感器和控制阀进行控制。各训练参数在模块中均可调，满足了人机交互要求。通过控制各驱动器工作压力及压力变化方式，实现了膝关节康复器的周期、平稳动作。 (3)研究建立了柔顺膝关节康复器的理论模型，并对柔顺康复

14、器样机的工作特性进行了试验研究。结果表明：康复器在被动和主动运动方式下的最大转角分别为82°和130°。在试验对象体重为45kg的情况下，康复器完成一个弯曲伸展周期的时间为25s，速度为6°/s，平均角加速度为2.5°/s2。试验结果同时表明康复器满足了柔顺性和主-被动训练相结合的功能要求。持续被动运动(CPM)是目前膝关节损伤患者术后康复训练的重要方法。传统的CPM康复训练器械多是机械-电机式的，虽然可以达到很高的位置精度，但为患者提供的是刚性、被动的锻炼。传统的CPM机与患者的刚性接触容

15、易对患者造成二次伤害；另一方面，被动运动无法满足患者康复后期肢体的肌肉力量训练要求，而大量的临床观察和统计表明：术后进行主-被动综合训练与只进行被动训练相比，可明显减轻患者疼痛，加快关节功能康复。因此，研究开发一种柔顺的主-被动结合的新型膝关节康复训练器，具有重要的学术意义和实际应用价值。本研究主要内容包括： (1)研究并提出了一种利用气动人工肌肉和气缸串联组成复合驱动器作为动力源的新型柔顺膝关节康复器械新结构。利用气动人工肌肉的柔顺性，克服了传统CPM机只提供刚性训练的弊端。利用气缸的长行程解决了气动肌肉行程短导致膝关节弯曲角度小的技术难题。通过单独控制气缸两腔压力来灵活驱动活塞自由伸缩，实

16、现了膝关节康复器主动训练功能。 (2)为了实现不同康复阶段对不同训练要求的控制，对膝关节康复器的控制系统进行研究。根据研究的实际情况，确定了PC机+数据采集卡的控制方法，软件控制平台选择LabVIEW软件对传感器和控制阀进行控制。各训练参数在模块中均可调，满足了人机交互要求。通过控制各驱动器工作压力及压力变化方式，实现了膝关节康复器的周期、平稳动作。 (3)研究建立了柔顺膝关节康复器的理论模型，并对柔顺康复器样机的工作特性进行了试验研究。结果表明：康复器在被动和主动运动方式下的最大转角分别为82°和130°。在试验对象体重为45kg的情况下，

17、康复器完成一个弯曲伸展周期的时间为25s，速度为6°/s，平均角加速度为2.5°/s2。试验结果同时表明康复器满足了柔顺性和主-被动训练相结合的功能要求。持续被动运动(CPM)是目前膝关节损伤患者术后康复训练的重要方法。传统的CPM康复训练器械多是机械-电机式的，虽然可以达到很高的位置精度，但为患者提供的是刚性、被动的锻炼。传统的CPM机与患者的刚性接触容易对患者造成二次伤害；另一方面，被动运动无法满足患者康复后期肢体的肌肉力量训练要求，而大量的临床观察和统计表明：术后进行主-被动综合训练与只进行被动训练相比，可明显减轻患者疼痛，加快关节功能

18、康复。因此，研究开发一种柔顺的主-被动结合的新型膝关节康复训练器，具有重要的学术意义和实际应用价值。本研究主要内容包括： (1)研究并提出了一种利用气动人工肌肉和气缸串联组成复合驱动器作为动力源的新型柔顺膝关节康复器械新结构。利用气动人工肌肉的柔顺性，克服了传统CPM机只提供刚性训练的弊端。利用气缸的长行程解决了气动肌肉行程短导致膝关节弯曲角度小的技术难题。通过单独控制气缸两腔压力来灵活驱动活塞自由伸缩，实现了膝关节康复器主动训练功能。 (2)为了实现不同康复阶段对不同训练要求的控制，对膝关节康复器的控制系统进行研究。根据研究的实际情况，确定了PC机+数据采集卡的控制方法，软件控制平台选择La

19、bVIEW软件对传感器和控制阀进行控制。各训练参数在模块中均可调，满足了人机交互要求。通过控制各驱动器工作压力及压力变化方式，实现了膝关节康复器的周期、平稳动作。 (3)研究建立了柔顺膝关节康复器的理论模型，并对柔顺康复器样机的工作特性进行了试验研究。结果表明：康复器在被动和主动运动方式下的最大转角分别为82°和130°。在试验对象体重为45kg的情况下，康复器完成一个弯曲伸展周期的时间为25s，速度为6°/s，平均角加速度为2.5°/s2。试验结果同时表明康复器满足了柔顺性和主-被动训练相

20、结合的功能要求。持续被动运动(CPM)是目前膝关节损伤患者术后康复训练的重要方法。传统的CPM康复训练器械多是机械-电机式的，虽然可以达到很高的位置精度，但为患者提供的是刚性、被动的锻炼。传统的CPM机与患者的刚性接触容易对患者造成二次伤害；另一方面，被动运动无法满足患者康复后期肢体的肌肉力量训练要求，而大量的临床观察和统计表明：术后进行主-被动综合训练与只进行被动训练相比，可明显减轻患者疼痛，加快关节功能康复。因此，研究开发一种柔顺的主-被动结合的新型膝关节康复训练器，具有重要的学术意义和实际应用价值。本研究主要内容包括： (1)研究并提出了一种利用气动人工肌肉和气缸串联组成复合驱动器作为动

21、力源的新型柔顺膝关节康复器械新结构。利用气动人工肌肉的柔顺性，克服了传统CPM机只提供刚性训练的弊端。利用气缸的长行程解决了气动肌肉行程短导致膝关节弯曲角度小的技术难题。通过单独控制气缸两腔压力来灵活驱动活塞自由伸缩，实现了膝关节康复器主动训练功能。 (2)为了实现不同康复阶段对不同训练要求的控制，对膝关节康复器的控制系统进行研究。根据研究的实际情况，确定了PC机+数据采集卡的控制方法，软件控制平台选择LabVIEW软件对传感器和控制阀进行控制。各训练参数在模块中均可调，满足了人机交互要求。通过控制各驱动器工作压力及压力变化方式，实现了膝关节康复器的周期、平稳动作。 (3)研究建立了柔顺膝关节

22、康复器的理论模型，并对柔顺康复器样机的工作特性进行了试验研究。结果表明：康复器在被动和主动运动方式下的最大转角分别为82°和130°。在试验对象体重为45kg的情况下，康复器完成一个弯曲伸展周期的时间为25s，速度为6°/s，平均角加速度为2.5°/s2。试验结果同时表明康复器满足了柔顺性和主-被动训练相结合的功能要求。持续被动运动(CPM)是目前膝关节损伤患者术后康复训练的重要方法。传统的CPM康复训练器械多是机械-电机式的，虽然可以达到很高的位置精度，但为患者提供的是刚性、被动的锻炼。传

23、统的CPM机与患者的刚性接触容易对患者造成二次伤害；另一方面，被动运动无法满足患者康复后期肢体的肌肉力量训练要求，而大量的临床观察和统计表明：术后进行主-被动综合训练与只进行被动训练相比，可明显减轻患者疼痛，加快关节功能康复。因此，研究开发一种柔顺的主-被动结合的新型膝关节康复训练器，具有重要的学术意义和实际应用价值。本研究主要内容包括： (1)研究并提出了一种利用气动人工肌肉和气缸串联组成复合驱动器作为动力源的新型柔顺膝关节康复器械新结构。利用气动人工肌肉的柔顺性，克服了传统CPM机只提供刚性训练的弊端。利用气缸的长行程解决了气动肌肉行程短导致膝关节弯曲角度小的技术难题。通过单独控制气缸两腔

24、压力来灵活驱动活塞自由伸缩，实现了膝关节康复器主动训练功能。 (2)为了实现不同康复阶段对不同训练要求的控制，对膝关节康复器的控制系统进行研究。根据研究的实际情况，确定了PC机+数据采集卡的控制方法，软件控制平台选择LabVIEW软件对传感器和控制阀进行控制。各训练参数在模块中均可调，满足了人机交互要求。通过控制各驱动器工作压力及压力变化方式，实现了膝关节康复器的周期、平稳动作。 (3)研究建立了柔顺膝关节康复器的理论模型，并对柔顺康复器样机的工作特性进行了试验研究。结果表明：康复器在被动和主动运动方式下的最大转角分别为82°和130°。在试

25、验对象体重为45kg的情况下，康复器完成一个弯曲伸展周期的时间为25s，速度为6°/s，平均角加速度为2.5°/s2。试验结果同时表明康复器满足了柔顺性和主-被动训练相结合的功能要求。持续被动运动(CPM)是目前膝关节损伤患者术后康复训练的重要方法。传统的CPM康复训练器械多是机械-电机式的，虽然可以达到很高的位置精度，但为患者提供的是刚性、被动的锻炼。传统的CPM机与患者的刚性接触容易对患者造成二次伤害；另一方面，被动运动无法满足患者康复后期肢体的肌肉力量训练要求，而大量的临床观察和统计表明：术后进行主-被动综合训练与只进行被动训练相比，可

26、明显减轻患者疼痛，加快关节功能康复。因此，研究开发一种柔顺的主-被动结合的新型膝关节康复训练器，具有重要的学术意义和实际应用价值。本研究主要内容包括： (1)研究并提出了一种利用气动人工肌肉和气缸串联组成复合驱动器作为动力源的新型柔顺膝关节康复器械新结构。利用气动人工肌肉的柔顺性，克服了传统CPM机只提供刚性训练的弊端。利用气缸的长行程解决了气动肌肉行程短导致膝关节弯曲角度小的技术难题。通过单独控制气缸两腔压力来灵活驱动活塞自由伸缩，实现了膝关节康复器主动训练功能。 (2)为了实现不同康复阶段对不同训练要求的控制，对膝关节康复器的控制系统进行研究。根据研究的实际情况，确定了PC机+数据采集卡的

27、控制方法，软件控制平台选择LabVIEW软件对传感器和控制阀进行控制。各训练参数在模块中均可调，满足了人机交互要求。通过控制各驱动器工作压力及压力变化方式，实现了膝关节康复器的周期、平稳动作。 (3)研究建立了柔顺膝关节康复器的理论模型，并对柔顺康复器样机的工作特性进行了试验研究。结果表明：康复器在被动和主动运动方式下的最大转角分别为82°和130°。在试验对象体重为45kg的情况下，康复器完成一个弯曲伸展周期的时间为25s，速度为6°/s，平均角加速度为2.5°/s2。试验结果同时表明康复

28、器满足了柔顺性和主-被动训练相结合的功能要求。持续被动运动(CPM)是目前膝关节损伤患者术后康复训练的重要方法。传统的CPM康复训练器械多是机械-电机式的，虽然可以达到很高的位置精度，但为患者提供的是刚性、被动的锻炼。传统的CPM机与患者的刚性接触容易对患者造成二次伤害；另一方面，被动运动无法满足患者康复后期肢体的肌肉力量训练要求，而大量的临床观察和统计表明：术后进行主-被动综合训练与只进行被动训练相比，可明显减轻患者疼痛，加快关节功能康复。因此，研究开发一种柔顺的主-被动结合的新型膝关节康复训练器，具有重要的学术意义和实际应用价值。本研究主要内容包括： (1)研究并提出了一种利用气动人工肌肉和气缸串联组成复合驱动器作为动力源的新型柔顺膝关节康复器械新结构。利用气动人工肌肉的柔顺性，克服了传统CPM机只提供刚性训练的弊端。利用气缸的长行程解决了气动肌肉行程短导致膝关节弯曲角度小的技术难题。通过单独控制气缸两腔压力来灵活驱动活塞自由伸缩