康复机器人的系统设计

4.2　康复机器人的训练方式

下肢功能性康复有多种治疗方式，一种是由专业人员来调整力量和速度来达到患者的要求，另一种方式是由器械来完成训练工作，可以在恒定低速状态下对患肢进行重复训练。下面介绍两种常用的物理疗法。

（1）主动方式

    患者主动运动，机械下肢提供一定的阻力。机器的速度与患者的运动速度之间是恒定的比例关系，通过调节比例关系可以调整训练强度，机器的运动滞后于患者的运动。这种运动方式主要是用于巩固阶段的患者，或健身人员。

（2）被动方式

　  机器人带动患肢以设定的运动方式运动，不考虑患肢的阻力，通过重复训练达到恢复和保持肢体运动功能的目的。这种运动方式用于康复阶段的患者，运动速度较低。

本设计的主要使用者是下肢有运动功能障碍的病人和老人，采用被动方式来恢复或保持他们下肢的运动功能，也可以采用主动方式来巩固和加强他们下肢的运动功能。本机器人采用不同的控制方法可以实现主动或被动方式，康复训练时选择其中一种即可。

4.3　气动自动控制方框图

供气系统直接为气缸供气，但是，要完全实现自动控制，还需要由单片机或计算机执行的控制系统。如图4.2中，是下肢自动控制系统的功能方框图，反馈信息为髋关节、膝关节和踝关节的实际旋转角度 ，经与给定的角度 相比较形成一个闭环系统。当实际旋转关节 超出给定角度值 时，形成差值 ， 经放大器放大后，作用到流量比例阀上，控制流量大小，调节气气缸的运动速度，改变旋转关节的角度，使其在按给定的运动方式运动。如图4.3中，是减重部分的控制自动控制系统的功能方框图，反馈信息为作用在气缸上的拉力f，经与给定的力F相比较形成一个闭环系统。当拉力超出给定值F时，形成差值 经放大器放大后，作用到压力比例阀上，控制压力大小，调节气缸的压力，使气缸提供恒定压力。

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