腦卒中患者平衡功能嚴重下降,完成蹲下站立的動作相當困難,因此有必要對人體下蹲站起過程進行深入的研究,并對該過程做準確的動力學建模與仿真。本文將人體簡化為7剛體模型,不考慮上肢和頭部的運動,建立人體下蹲站起過程坐標系,利用Lagrange方法分別求出下蹲站起過程中膝關節力矩和髖關節力矩,并利用Matlab對該數學模型進行仿真。在機械系統動力學自動分析(ADAMS)中建立人體下蹲站起幾何模型,通過仿真驗證了所建立Lagrange數學模型的有效性,為進一步研究下蹲站起康復訓練器械提供了良好的理論參考依據。
本文設計一種針對平衡功能評估訓練的遠程康復系統, 系統采用基于C/S的網絡架構, 通過Socket網絡通訊技術實現遠程通信; 實現了醫生和患者之間坐下站起訓練數據和評估報告的遠程傳輸, 醫生和患者之間的在線交流, 以及醫生對患者信息的管理。該系統實現了坐下站起平衡功能障礙患者的遠程評估和康復治療, 為患者帶來了極大的方便。
本研究開發了一種基于坐姿的下肢康復運動控制系統，該系統包括下肢外骨骼機構、電機驅動控制電路、運動控制程序等。通過 6 個電機為髖、膝、踝關節轉動提供動力，采用 PCI-1240 運動控制卡作為控制核心，實現了下肢各關節重復性轉動訓練和步態康復訓練的速度、角度和運動時間的精確控制和調節。本文試驗結果表明，該運動控制系統能很好地滿足下肢功能障礙患者重復性康復訓練運動的需求。本文為康復訓練機器人中運動控制系統提供了更多的方法數據，可促進工業自動化設備向醫療領域轉變，有利于康復機器人的更進一步研究。
在反復實驗和不斷研究改進的基礎上,本文提出了一種高效的基于視頻圖像處理技術的髖、膝運動速度和位移的測定方案。以專門設計的24個均勻分布于兩同心圓上的圓環點和兩個可沿同心圓公共圓心隨意在豎直平面內旋轉的直桿作為基本測量輔助物,通過在康復訓練床面一側所安裝的攝像頭,基于簡化的攝像機針孔投影模型和快速單幀視頻感興趣區域檢測和分析技術,本方案可以對髖、膝的兩維位移和速度進行實時、準確的定量測量。經過實驗測試,本文所提出方案基本能夠滿足該類系統測量精度和處理速度的需求,完全可以作為一種先進、直觀的輔助手段應用到肌肉/平衡功能障礙的智能化評定/訓練治療系統中。