基于物理療法輪椅式下肢康復(fù)訓(xùn)練系統(tǒng)設(shè)計(jì)

王孟 孟巧玲

摘 ?要： 針對(duì)目前下肢康復(fù)訓(xùn)練設(shè)備適配性差和康復(fù)訓(xùn)練效果不佳的現(xiàn)狀，并結(jié)合居家日?？祻?fù)的使用要求，提出一種基于傳統(tǒng)物理康復(fù)訓(xùn)練關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)軌跡的輪椅式下肢康復(fù)訓(xùn)練機(jī)構(gòu)。詳細(xì)分析了物理療法中下肢髖-膝關(guān)節(jié)康復(fù)訓(xùn)練運(yùn)動(dòng)規(guī)律和特點(diǎn)，并對(duì)一個(gè)周期內(nèi)不同治療階段進(jìn)行了系統(tǒng)化分析;利用該規(guī)律對(duì)可實(shí)現(xiàn)關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)特征的機(jī)構(gòu)構(gòu)型進(jìn)行尺寸綜合與分析，并基于該構(gòu)型研制一款輪椅式下肢康復(fù)訓(xùn)練系統(tǒng)。該款下肢康復(fù)訓(xùn)練系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)髖關(guān)節(jié)訓(xùn)練運(yùn)動(dòng)角度為：91.37°～126.51°，膝關(guān)節(jié)訓(xùn)練運(yùn)動(dòng)角度為：89.11°～135.35°?；谠摌?gòu)型的實(shí)驗(yàn)樣機(jī)可以實(shí)現(xiàn)物理療法所規(guī)劃的運(yùn)動(dòng)軌跡，實(shí)際可以實(shí)現(xiàn)髖關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)角度為91°～128°，膝關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)角度為：90°～131°。該下肢康復(fù)訓(xùn)練系統(tǒng)可以模擬康復(fù)治療的師物理治療時(shí)的操作手法，輔助患者進(jìn)行下肢康復(fù)訓(xùn)練，為患者提供穩(wěn)定可靠的物理治療，具有積極的社會(huì)意義和臨床價(jià)值。

關(guān)鍵詞：?下肢康復(fù)訓(xùn)練;物理療法;髖-膝聯(lián)動(dòng);尺寸綜合

中圖分類號(hào)：?TP318????文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：?A????DOI：10.3969/j.issn.1003-6970.2019.09.006

本文著錄格式：王孟，孟巧玲. 基于物理療法輪椅式下肢康復(fù)訓(xùn)練系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J]. 軟件，2019，40（9）：27-32

Design of Wheelchair-type Lower Limb Rehabilitation Training System Based on Physical Therapy

WANG Meng， MENG Qiao-ling

（Institute of Rehabilitation Engineering & Technology， School of Medical Instrument and Food Engineering，?University of Shanghai for Science and Technology， Shanghai 200093，?China）

【Abstract】： Aiming at the current poor adaptability of the lower limb rehabilitation equipment and the poor effect of rehabilitation training， combined with the requirements for the daily rehabilitation of the home，?this paper proposes a wheelchair-type lower limb rehabilitation training mechanism based on the traditional physical rehabilitation training of joint motion trajectory.First of all， this article analyzes the law and characteristics of hip-knee joint motion in lower limb rehabilitation in physical therapy. This article analyzes the different stages of rehabilitation in a cycle， uses this rule to perform the dimensional synthesis and analysis of mechanism configurations that can achieve joint motion characteristics， and develops a wheelchair-type lower limb rehabilitation training system based on the configurations.The lower limb rehabilitation training system can achieve a hip joint training angle of 91.37°～126.51°， knee joint training movement angle of 89.11°～135.35°. The experimental prototype based on this configuration can realize the trajectory planned by physical therapy. Actually， the hip joint movement angle can be 91°～128°， and the knee joint movement angle is 90°～131°.The lower limb rehabilitation training system can simulate the operation method of the physical therapy of the rehabilitation therapy， assist the patient to perform the lower limb rehabilitation training， provide stable and reliable physical therapy for the patient， and has positive social significance and clinical value.

【Key words】： Rehabilitation training of lower extremities; Physical therapy; Hip-knee linkage; Size synthesis

0??引言

腦卒中患者常伴有肢體功能障礙等影響生活質(zhì)量的問題^[1-3]。肢體功能康復(fù)訓(xùn)練是幫助其恢復(fù)患側(cè)運(yùn)動(dòng)與神經(jīng)功能主要途徑之一^[4]。但是由于神經(jīng)損害引起的肢體功能障礙患者在經(jīng)過急性期康復(fù)后，需在家完成恢復(fù)期和后遺癥期康復(fù)治療直到痊愈，肢體功能障礙恢復(fù)是一個(gè)長(zhǎng)期問題。因此，居家肢體功能訓(xùn)練在患者整體康復(fù)治療過程中有至關(guān)重要的作用。

下肢是人體重要的支撐器官，其功能康復(fù)訓(xùn)練主要有關(guān)節(jié)活動(dòng)度訓(xùn)練、肌力恢復(fù)訓(xùn)練等以達(dá)到神經(jīng)重塑的目的。隨著機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展，下肢康復(fù)訓(xùn)練機(jī)器人成為輔助下肢功能康復(fù)訓(xùn)練的重要手段之一。目前，下肢康復(fù)訓(xùn)練機(jī)器人種類繁多，根據(jù)減重方式可分為座椅式和懸吊式。座椅式下肢康復(fù)訓(xùn)練機(jī)器人采用座椅與末端牽引機(jī)構(gòu)共同作用帶動(dòng)髖-膝關(guān)節(jié)進(jìn)行訓(xùn)練。比如，Beomsoo等人^[5-6]根據(jù)康復(fù)患者輪椅出行的特點(diǎn)將輪椅作為減重與支撐系統(tǒng)，采用外骨骼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)一種基于輪椅的可進(jìn)行髖-膝關(guān)節(jié)聯(lián)動(dòng)下肢康復(fù)訓(xùn)練系統(tǒng)，為保證減重效果與安全性，該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜且機(jī)架較大，不適合在狹隘空間內(nèi)移動(dòng)與訓(xùn)練。上海交通大學(xué)殷月紅團(tuán)隊(duì)結(jié)合人體仿生學(xué)原理設(shè)計(jì)了一款可以進(jìn)行髖-膝-踝關(guān)節(jié)訓(xùn)練的床式下肢外骨骼康復(fù)機(jī)器人，但以床體作為平臺(tái)不方便患者日常移動(dòng)，患者訓(xùn)練時(shí)還需轉(zhuǎn)移到床體上。上海大學(xué)沈林勇^[7]和中國(guó)礦業(yè)大學(xué)王洪欣等人^[8]設(shè)計(jì)了一種基于仿生學(xué)的多功能電動(dòng)助步輪椅，可以幫助輪椅使用者移動(dòng)和行走，但該類產(chǎn)品康復(fù)訓(xùn)練效率低、適配性差，且偏癱患者使用時(shí)容易發(fā)生危險(xiǎn)。浙江大學(xué)嚴(yán)華，楊燦軍結(jié)合臨床經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)了一款髖-膝關(guān)節(jié)聯(lián)動(dòng)的輪椅式下肢運(yùn)動(dòng)康復(fù)訓(xùn)練外骨骼系統(tǒng)^[9]，但該產(chǎn)品進(jìn)行康復(fù)訓(xùn)練效率低下、穿戴繁重、操作復(fù)雜。東南大學(xué)田夢(mèng)倩團(tuán)隊(duì)結(jié)合臨床偏癱步態(tài)和正常步態(tài)特征研發(fā)了一種幫助髖-膝關(guān)節(jié)訓(xùn)練的輪椅助行康復(fù)訓(xùn)練一體機(jī)^[10]，但偏癱患者的情況千差萬別，因此該產(chǎn)品實(shí)用性較差。瑞士洛桑聯(lián)邦理工學(xué)院研制了一種基于車體和外骨骼機(jī)械腿的髖-膝-踝關(guān)節(jié)聯(lián)動(dòng)下肢康復(fù)機(jī)器人^?[11-12]，該機(jī)器人體積過于龐大和移動(dòng)困難。北京理工大學(xué)黃高團(tuán)隊(duì)針對(duì)康復(fù)輪椅與外骨骼機(jī)器人各自的特點(diǎn)設(shè)計(jì)了一種髖-膝-踝關(guān)節(jié)聯(lián)動(dòng)的腳踏式外骨骼康復(fù)輪椅^[13-14]，但偏癱患者兩側(cè)運(yùn)動(dòng)差別較大，不能保證患側(cè)下肢按照腳踏規(guī)律運(yùn)動(dòng)。合肥工業(yè)大學(xué)王勇團(tuán)隊(duì)通過探索正常步態(tài)及患者康復(fù)過程中步態(tài)運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)，研制了一種可以進(jìn)行不同程度髖-膝關(guān)節(jié)康復(fù)訓(xùn)練的新型機(jī)器人^[15]，但該機(jī)器人不能移動(dòng)，偏癱患者需要先轉(zhuǎn)移至該機(jī)器人上才可進(jìn)行康復(fù)訓(xùn)練，其次正常步態(tài)不適合偏癱患者康復(fù)訓(xùn)練。瑞士SWORTEC 公司^[16] 研制了一種坐臥姿狀態(tài)下6自由度下肢康復(fù)訓(xùn)練機(jī)器人，該機(jī)器人適用于中后期偏癱患者，不適用于早期患者。美國(guó)的NUSTEP智能康復(fù)訓(xùn)練器^[17]通過模擬蹬車運(yùn)動(dòng)和下肢屈伸運(yùn)動(dòng)來完成髖-膝-踝關(guān)節(jié)康復(fù)訓(xùn)練，較難用于偏癱患者的康復(fù)治療。懸吊式下肢康復(fù)訓(xùn)練機(jī)器人主要通過懸吊機(jī)構(gòu)與下肢外骨骼機(jī)構(gòu)相結(jié)合模仿人行走的步態(tài)來完成髖-膝關(guān)節(jié)活動(dòng)度訓(xùn)練。比如瑞士Hocoma AG研發(fā)Lokomat^[18]由“外骨骼式下肢步態(tài)矯正驅(qū)動(dòng)裝置”、“智能減重裝置”和“醫(yī)用跑臺(tái)”組成。懸吊式康復(fù)機(jī)器人通常由三部分組成，體積十分龐大，只能固定在某一地點(diǎn)，使用時(shí)患者需轉(zhuǎn)移到設(shè)備上才能進(jìn)行康復(fù)訓(xùn)練，此外，懸吊式下肢康復(fù)訓(xùn)練系統(tǒng)需要由專業(yè)的治療師進(jìn)行操作，非專業(yè)用戶不具備操作該類機(jī)器人的能力，因此其主要在醫(yī)院等專業(yè)性機(jī)構(gòu)使用。雖然在中后期的康復(fù)治療中有較好的效果，能有效實(shí)現(xiàn)正常步態(tài)規(guī)律。但患者軀干被束縛懸掛，上體活動(dòng)受限，舒適度下降，價(jià)格十分昂貴以及體積等原因不適合居家康復(fù)訓(xùn)練。

綜上所述，為實(shí)現(xiàn)髖、膝關(guān)節(jié)活動(dòng)度訓(xùn)練，現(xiàn)存下肢康復(fù)訓(xùn)練機(jī)器人主要是模擬人體正常步態(tài)和骨骼系統(tǒng)，結(jié)合外骨骼技術(shù)來進(jìn)行設(shè)計(jì)，但偏癱患者步態(tài)差異較大，且患者下肢姿態(tài)與步態(tài)與正常人不同，并且其在訓(xùn)練時(shí)無法準(zhǔn)確實(shí)現(xiàn)正常運(yùn)動(dòng)規(guī)律，依據(jù)這些前提條件仍無法滿足康復(fù)訓(xùn)練中所需關(guān)節(jié)活動(dòng)度問題，且只能在治療師監(jiān)督指導(dǎo)的情況下進(jìn)行，該類機(jī)器人并不適用于居家患者進(jìn)行日?？祻?fù)訓(xùn)練。座椅式下肢康復(fù)機(jī)器人整體小巧，使用靈活方便，可以與患者日常使用輪椅、護(hù)理床等日常設(shè)備有效結(jié)合，在滿足患者日常功能基礎(chǔ)上，還可以實(shí)現(xiàn)患者居家隨時(shí)康復(fù)需求，操作使用十分方便。此外，大多數(shù)腦卒中患者以輪椅為主要移動(dòng)工具，而其從輪椅到下肢康復(fù)訓(xùn)練機(jī)器人的轉(zhuǎn)移也是下肢康復(fù)訓(xùn)練的難題之一。因此，本文提出一種基于物理治療手法的髖-膝關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)規(guī)律的下肢訓(xùn)練機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)方法，并將下肢康復(fù)訓(xùn)練機(jī)構(gòu)與輪椅平臺(tái)結(jié)合設(shè)計(jì)，形成一種輪椅式下肢康復(fù)訓(xùn)練系統(tǒng)，該系統(tǒng)也為腦卒中等長(zhǎng)期使用輪椅的患者的居家康復(fù)找到一條適合的康復(fù)與輔助方案途徑，考慮到大多數(shù)患者都需要使用輪椅，并可解決患者從輪椅轉(zhuǎn)移到康復(fù)訓(xùn)練設(shè)備上時(shí)的轉(zhuǎn)移困難問題。

1??基于物理治療手法的髖-膝關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)規(guī)律分析

物理康復(fù)訓(xùn)練是其目的是確保肌肉和構(gòu)成關(guān)節(jié)的軟組織的柔韌性，維持關(guān)節(jié)正常的活動(dòng)范圍，防止因關(guān)節(jié)長(zhǎng)期制動(dòng)而出現(xiàn)攣縮。對(duì)于運(yùn)動(dòng)功能障礙的患者通過被動(dòng)關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)誘發(fā)正常的運(yùn)動(dòng)感覺、強(qiáng)化肌力、提高協(xié)調(diào)性、改善肢體的運(yùn)動(dòng)功能。人體下肢通過髖關(guān)節(jié)、膝關(guān)節(jié)和踝關(guān)節(jié)緊密連接構(gòu)成下肢骨架，髖關(guān)節(jié)和踝關(guān)節(jié)作為球面關(guān)節(jié)，膝關(guān)節(jié)作為普通鉸鏈關(guān)節(jié)，因此可以得到坐姿狀態(tài)下人體下肢骨骼簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)，髖關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)角度為，膝關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)角度為，如圖1所示。

在下肢物理康復(fù)治療中，坐姿是康復(fù)治療師使用最多的體位^[19]，患者處于坐姿狀態(tài)時(shí)，下肢的髖-膝關(guān)節(jié)可以完成一定程度的屈伸運(yùn)動(dòng)。治療師輔助患者進(jìn)行康復(fù)訓(xùn)練過程始終遵循的“緩慢、勻速、平穩(wěn)、由小到大”的原則?？祻?fù)訓(xùn)練時(shí)患者處于坐姿狀態(tài)，并且保持上半身穩(wěn)定，治療師雙手分別托起患者下肢的腳踝處和膝關(guān)節(jié)后窩處。坐姿狀態(tài)下，1個(gè)髖-膝關(guān)節(jié)物理康復(fù)運(yùn)動(dòng)周期分為3個(gè)階段：伸展階段、保持階段和回收階段，具體過程如圖2所示。伸展階段髖關(guān)節(jié)屈曲和膝關(guān)節(jié)伸展，達(dá)到患者極限最大角度時(shí)進(jìn)入保持階段;保持階段需保持極限位置時(shí)下肢姿態(tài)一定時(shí)間（5?s～15?s）;最后，髖關(guān)節(jié)伸展和膝關(guān)節(jié)屈曲回到初始狀態(tài)。伸展階段和

回收階段動(dòng)作總體呈現(xiàn)勻速變化、對(duì)稱一致的特點(diǎn)，保持階段會(huì)在一段時(shí)間內(nèi)保持當(dāng)前姿態(tài)。根據(jù)實(shí)際康復(fù)訓(xùn)練操作手法，坐姿狀態(tài)髖關(guān)節(jié)和膝關(guān)節(jié)的初始角度90°～100°，不同階段的患者可以運(yùn)動(dòng)的最大極限角度不相同，康復(fù)治療中初始訓(xùn)練的最大角度要求范圍在20°～30°，隨著訓(xùn)練程度提升不斷增加關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)角度。

2??基于坐姿狀態(tài)下人體髖-膝關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)規(guī)律的下肢訓(xùn)練機(jī)構(gòu)構(gòu)型

2.1構(gòu)型分析

下肢康復(fù)訓(xùn)練設(shè)備研究是以人體下肢外骨骼為基礎(chǔ)，根據(jù)人體下肢特點(diǎn)，通過對(duì)治療師進(jìn)行坐姿狀態(tài)下髖膝關(guān)節(jié)活動(dòng)度維持訓(xùn)練的手法分析可知，治療師在進(jìn)行康復(fù)治療時(shí)，患者的髖膝關(guān)節(jié)具有聯(lián)動(dòng)運(yùn)動(dòng)特征。為了達(dá)到下肢關(guān)節(jié)活動(dòng)度維持訓(xùn)練的效果，限制髖關(guān)節(jié)其余自由度，只保留屈曲伸展，簡(jiǎn)化為鉸鏈關(guān)節(jié)。采用2自由度的下肢關(guān)節(jié)活動(dòng)度訓(xùn)練機(jī)構(gòu)（如圖3所示），其中A，B為鉸鏈鏈接，C為特殊鉸鏈機(jī)構(gòu)，可以調(diào)節(jié)角度大小。AB段為大腿段，BC段為小腿段，末端段為腳掌段。

由于髖-膝關(guān)節(jié)為聯(lián)動(dòng)，在康復(fù)訓(xùn)練中治療師通過雙手帶動(dòng)患者下肢完成康復(fù)訓(xùn)練，為了更好的模擬治療師的操作手法分別用兩個(gè)電動(dòng)推桿提供動(dòng)力。本課題研究的下肢關(guān)節(jié)活動(dòng)度訓(xùn)練機(jī)構(gòu)構(gòu)型為分離式全驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，分別由2個(gè)推桿電機(jī)提供動(dòng)力，分別控制髖、膝關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)（如圖4所示）。全驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)可以完全控制髖-膝關(guān)節(jié)的訓(xùn)練角度，最大程度上接近治療師康復(fù)治療時(shí)的操作。分離式全驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)由于髖-膝關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)相互間沒有影響，因此控制更加簡(jiǎn)單，更容易實(shí)現(xiàn)治療師的操作手法。

對(duì)下肢關(guān)節(jié)活動(dòng)度訓(xùn)練機(jī)構(gòu)建立數(shù)學(xué)模型，分析機(jī)構(gòu)在進(jìn)行髖-膝關(guān)節(jié)訓(xùn)練時(shí)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，與治療

師進(jìn)行髖-膝關(guān)節(jié)康復(fù)訓(xùn)練時(shí)物理治療手法進(jìn)行對(duì)比，進(jìn)一步優(yōu)化機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)，最終達(dá)到與治療師采用物理治療法相似的效果。

2.2構(gòu)型尺寸綜合

構(gòu)型中電動(dòng)推桿1模擬抬起膝關(guān)節(jié)后窩的操作手法，電動(dòng)推桿2模擬抬起腳踝的操作手法。分析該機(jī)構(gòu)的綜合尺寸時(shí)，由桿AH，桿HF，桿AK，桿MD，距離AD，距離DK，推桿電機(jī)DF的尺寸求解得到髖關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)角度的大小，然后由桿BG，距離BE，推桿電機(jī)EG，求解膝關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)角度的大小。假設(shè)桿AH，桿MD，桿BG，桿BE，桿HF，桿AK，距離AF，桿MK，距離DK，距離AD的長(zhǎng)度分別為、、、、、、、、，推桿電機(jī)1長(zhǎng)度為，推桿電機(jī)2長(zhǎng)度為。以O(shè)為原點(diǎn)建立如圖5所示的X-O-Y坐標(biāo)系，桿AH對(duì)應(yīng)大腿段，桿BG對(duì)應(yīng)小腿段，髖關(guān)節(jié)角度（大腿與豎直位置）為α+θ₁，膝關(guān)節(jié)（小腿與水平位置）角度為+θ₂，，（，分別為推桿電機(jī)1、2的速度，t為時(shí)間）。

3??原型機(jī)試制：輪椅式下肢康復(fù)訓(xùn)練系統(tǒng)機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)

在進(jìn)行機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，要充分保證機(jī)械結(jié)構(gòu)的可靠性及人因工程學(xué)理念，以保證輪椅的舒適性。為了驗(yàn)證上述方案的理論分析的正確性，對(duì)上述構(gòu)型的進(jìn)行機(jī)械設(shè)計(jì)并制造出實(shí)驗(yàn)樣機(jī)。輪椅式下肢

康復(fù)訓(xùn)練系統(tǒng)效果圖如圖8所示，輪椅式下肢康復(fù)訓(xùn)練系統(tǒng)的主要參數(shù)如表3所示。

輪椅式下肢康復(fù)訓(xùn)練系統(tǒng)樣機(jī)具有2個(gè)自由度，可用于患者的下肢髖、膝關(guān)節(jié)活動(dòng)度維持訓(xùn)練，主要組成部分包括：輪椅車架模塊、靠背模塊、坐墊模塊、扶手模塊、下肢康復(fù)訓(xùn)練模塊、控制驅(qū)動(dòng)模塊等6部分。其中靠背模塊可以實(shí)現(xiàn)起背運(yùn)動(dòng)，因此輪椅可以由坐姿狀態(tài)切換到平躺狀態(tài)，但在下肢康復(fù)訓(xùn)練中需要保持坐姿狀態(tài)，此時(shí)靠背不可以移動(dòng)。其中下肢康復(fù)訓(xùn)練模塊用于向患者提供下肢康復(fù)訓(xùn)練，主要包括髖-膝關(guān)節(jié)活動(dòng)度維持訓(xùn)練機(jī)構(gòu)，由于輪椅式下肢康復(fù)訓(xùn)練系統(tǒng)的下肢康復(fù)訓(xùn)練模塊左右對(duì)稱，因此只對(duì)單側(cè)結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析。

抬小腿機(jī)構(gòu)通過抬小腿電機(jī)帶動(dòng)小腿運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而完成膝關(guān)節(jié)活動(dòng)度維持訓(xùn)練。抬大腿機(jī)構(gòu)工作時(shí)，抬大腿電機(jī)來回前后運(yùn)動(dòng)時(shí)，皮坐墊可以上下運(yùn)動(dòng)，以抬起/放下大腿進(jìn)而完成髖關(guān)節(jié)活動(dòng)度維持訓(xùn)練。該下肢康復(fù)訓(xùn)練系統(tǒng)具有反饋調(diào)節(jié)系統(tǒng)，若患者運(yùn)動(dòng)到極限角度時(shí)會(huì)觸發(fā)反饋調(diào)節(jié)系統(tǒng)，此時(shí)關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)角度不會(huì)增大，隨后會(huì)進(jìn)入保持階段和回收階段。患者進(jìn)行下肢康復(fù)訓(xùn)練時(shí)，通過兩種機(jī)構(gòu)的協(xié)同配合完成完整髖-膝關(guān)節(jié)活動(dòng)度維持康復(fù)訓(xùn)練。為了適應(yīng)不同身高患者的腿長(zhǎng)，在小腿處設(shè)計(jì)了伸腿電機(jī)，如圖9所示，通過調(diào)節(jié)伸腿電機(jī)的長(zhǎng)度進(jìn)而滿足不同患者的實(shí)際需求。

4??結(jié)論

（1）通過對(duì)康復(fù)治療師對(duì)患者進(jìn)行康復(fù)訓(xùn)練時(shí)的操作手法的分析得出下肢康復(fù)訓(xùn)練的規(guī)律，基于下肢康復(fù)訓(xùn)練物理療法的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，為下肢康復(fù)訓(xùn)練機(jī)器人設(shè)計(jì)提供理論基礎(chǔ)和設(shè)計(jì)依據(jù)。

（2）結(jié)合人體下肢特點(diǎn)，提出兩種構(gòu)型方案，并對(duì)其進(jìn)行尺寸綜合和分析，利用MATLAB求解得到機(jī)構(gòu)尺寸最優(yōu)解。通過對(duì)該機(jī)構(gòu)機(jī)械結(jié)構(gòu)，運(yùn)動(dòng)規(guī)律和控制規(guī)律的分析，從理論上證明該下肢康復(fù)機(jī)器人能完好的復(fù)現(xiàn)康復(fù)治療師進(jìn)行下肢康復(fù)治療時(shí)的治療手法。并為其中一種構(gòu)型制作了樣機(jī)，以便驗(yàn)證其實(shí)際效果。

（3）目前多數(shù)康復(fù)機(jī)器人的訓(xùn)練效率較低、適配性差、操作復(fù)雜，通過模擬物理療法進(jìn)行機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)可為患者提供高效、可靠、舒適的康復(fù)體驗(yàn)，可為康復(fù)機(jī)器人設(shè)計(jì)提供一種新的思路。

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