穿戴式下肢康復(fù)裝置的設(shè)計(jì) 莫佳佳，邱毅瑞，陳達(dá)仁 波大學(xué)， 818 號(hào)， 順化 路，寧波， 315211，中國(guó)浙江省。 灣大學(xué)， 1 號(hào)， 第 4 羅斯福路，臺(tái)北，臺(tái)灣， 10617, 關(guān)鍵詞：下肢關(guān)節(jié)；康復(fù)；肌電圖 摘要 ：我們提出了一種下肢康復(fù)裝置來幫助受損的人恢復(fù)腿的能力。該裝置由鏈接和彈簧組成，它的特點(diǎn)如下：（ 1）它是半被動(dòng)和以家庭為基礎(chǔ)的，使腦卒中患者受自己的控制進(jìn)行下肢體運(yùn)動(dòng)；（ 2）它結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 ，重量輕，但它有類似的性質(zhì)用于其他治療機(jī)器人上；（ 3）動(dòng)態(tài)平衡訓(xùn)練器和肌電圖（ 行 析。結(jié)果表明，股直肌，股外側(cè)肌和股內(nèi)側(cè)肌的訓(xùn)練對(duì)恢復(fù)非常好。 . 在中國(guó)，那些患有神經(jīng)損傷的人，像輕偏癱中風(fēng)和一百萬一年以上的交通事故。老年人和病人可能發(fā)生的肌肉無力或癱瘓，這往往限制他們大量的運(yùn)動(dòng)并對(duì)他們的日常生活帶來不好的影響。這些設(shè)備出現(xiàn)，就是為了幫助他們恢復(fù)肌肉強(qiáng)度和康復(fù)步態(tài)。 第一個(gè) 1】康復(fù)機(jī)器人應(yīng)運(yùn)而生， 2012 年，許多類型的治療設(shè)備已被陳 【 2】 等聰慧的研究者 意識(shí)到。并設(shè)計(jì)出 “ 半被動(dòng) ” 戴的康復(fù)設(shè)備，這設(shè)備的彈簧裝在腦卒中患者上，使他們進(jìn)行上肢控制運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練。然而，矯形器的下肢是典型的動(dòng)力。在本文中，我們提出了一個(gè) “半被動(dòng) ”穿戴式下肢康復(fù)裝置，該裝置可以用來協(xié)助腿受損的人恢復(fù)腿的能力。 在文獻(xiàn)中，已經(jīng)有很多的方法能計(jì)算出重力?？祻?fù)機(jī)，包括配重，彈簧和輔助平行四邊形【 3。彈簧附件的選擇已被證明能夠平衡重量的下肢康復(fù)裝置，這典型運(yùn)動(dòng)人體的關(guān)節(jié)力矩可以分解為重力轉(zhuǎn)矩，慣性力矩和肌肉依從轉(zhuǎn)矩 【 6】 。亞當(dāng)斯仿真軟件的研究實(shí)驗(yàn)方法，并探討當(dāng)穿戴下，人體下肢肌肉康復(fù)裝置 的影響。 肌電圖都是用來獲取關(guān)節(jié)力矩和肌肉電活動(dòng)的設(shè)備。 計(jì) 可穿戴式下肢康復(fù)裝置，如下圖所示 ,它是由木板組件和復(fù)位彈簧裝置組成。復(fù)位彈簧裝置連接木板和木板組件，組件包括大腿和小腿木板。一個(gè)腰帶是用在大腿上的木板，其長(zhǎng)度可調(diào)，是為了防止軸向和縱向移動(dòng)。彈簧的恢復(fù)裝置還包括兩個(gè)滑塊，它們是第一滑塊和第二滑塊。大腿板第一導(dǎo)軌與第一滑塊與小腿板第二導(dǎo)軌與第二滑動(dòng)對(duì)比。有三個(gè)彈簧安裝裝置。第一彈簧套在腰帶和腿板之間，第二彈簧放置固定軸和小牛板之間。彈簧的作 用是將滑塊間的引力勢(shì)能的彈性勢(shì)能彈簧做康復(fù)運(yùn)動(dòng)。第三個(gè)彈簧固定大腿和小腿之間的木板，可以連接大腿與小腿板。 圖 1 是 可穿戴式下肢康復(fù)裝置 圖 1 動(dòng)學(xué)模型 一個(gè)右下肢運(yùn)動(dòng)學(xué)和坐標(biāo)系統(tǒng)示意圖如下。下肢包括兩個(gè)環(huán)節(jié)，大腿和小腿 ，大腿是從臀部到膝蓋的區(qū)域 膝踝 A K 是半被動(dòng)式外骨骼部分，卸髖關(guān)節(jié)和膝關(guān)節(jié)在重力的運(yùn)動(dòng)范圍內(nèi)，大腿和小腿的中心被假定固定，始終位于機(jī)器 間， 在任何瞬時(shí)。上下肢的運(yùn)動(dòng)可分為兩運(yùn)動(dòng)：臀部分量 1， 2，膝關(guān)節(jié)彎曲分量 圖 2 圖 2 是 一個(gè)右下肢的運(yùn)動(dòng)學(xué)和坐標(biāo)系統(tǒng)圖 髖關(guān)節(jié)相當(dāng)于一個(gè)三自由度球形關(guān)節(jié)，而膝關(guān)節(jié)建模只允許屈伸關(guān)節(jié)單自由度。在本文中，我們只需要考 慮髖關(guān)節(jié)屈曲 為他們的結(jié)合是最重要的運(yùn)動(dòng)下肢。一種康復(fù)裝置示意圖如下圖所示。下肢結(jié)合外骨骼可以建模為一二連接串行連接。根據(jù)前面所述，我們?cè)谠O(shè)備的適當(dāng)位置添加彈簧和滑塊，以使系統(tǒng)重力平衡。這用于下肢康復(fù)裝置的彈簧裝置是共面的。 圖 3，相應(yīng)的勢(shì)能圖 系統(tǒng)的潛在能量，由重力勢(shì)能，彈性潛在能量和質(zhì)量潛在能量組成。與人腳的質(zhì)量比較時(shí)，大腿和小腿是相對(duì)小的重力勢(shì)能，這兩者是微不足道的。因此，較低的重力勢(shì)能 的 四肢是 在 M t 與 間，右大腿和右小腿數(shù)量最多 ， 距離髖關(guān)節(jié) 心 的質(zhì)量， C 中心 的質(zhì)量 , 相應(yīng)的彈性勢(shì)能的 2,簧模量 2,以 推導(dǎo)出 三個(gè)彈簧的彈性模量， 三個(gè)彈簧的長(zhǎng)度， 大腿木板潛在能量是 板潛在能量是 一滑塊潛在能量是 第二滑塊潛在能量是 以推導(dǎo)出公式：根據(jù)（ 2）到（ 8），我們獲得了總的潛在能量因此，腿會(huì)加入這三個(gè)所提到的潛在能量，并在重力平衡以上。 3。數(shù)值結(jié)果 建立了隨著下肢外骨骼運(yùn)動(dòng)學(xué)模型下肢。在這本文，我們利用亞當(dāng)斯 模擬 得髖關(guān)節(jié)力矩。 肌電圖（ 被用來獲得肌肉電活動(dòng)的設(shè)備。下肢肌肉有四個(gè)部分，股直肌，股中間肌，股外側(cè)肌和股內(nèi)側(cè)肌。然而，由于股中間肌深度，信號(hào)就被可靠地通過，使用表面肌電圖記錄。因此，對(duì)于其他三個(gè)肌肉的肌電圖收集。在這個(gè)實(shí)驗(yàn)中，一個(gè)健康的年輕成年人參與評(píng)測(cè)，其測(cè)量參數(shù)在表 1 中列出該裝置的數(shù)量，這種裝置的功能相當(dāng)于一個(gè)沙袋綁在大腿上，提出了用沙袋練習(xí)的方法。他的右下肢從初始狀態(tài)下，大腿和小腿是在垂直位置。我們稱這種運(yùn)動(dòng)為 “抬腿 ”運(yùn)動(dòng)。范圍從 0 度擴(kuò)展到 90 度。 表 1。對(duì)男 性下肢人體測(cè)量學(xué)參數(shù) 主觀方面 人體測(cè)量學(xué) 參數(shù) 水分 70 厘米 大腿長(zhǎng)度 48 厘米 髖關(guān)節(jié)膝關(guān)節(jié)長(zhǎng)度 44 厘米 大腿電路 63 厘米 膝 3 厘米 大腿寬 22 厘米 膝寬 10 厘米 黑色的線顯示在圖 4 上，它 顯示出髖關(guān)節(jié)的扭矩，從實(shí)驗(yàn) “抬腿 ”運(yùn)動(dòng)與 B（ 斤）重沙袋，而當(dāng) B 權(quán)電阻連接到下肢外骨骼時(shí)，紅色是關(guān)節(jié)力矩通過 真。圖 4 顯示時(shí) 大腿與地面平行，關(guān)節(jié)力矩達(dá)到峰值的 15000 驗(yàn)結(jié)果大約在 16000 超過模擬量。圖 4 髖關(guān)節(jié) 屈曲 圖 5 顯示一個(gè)男性的肌肉的肌電圖（ a）是股直??；（ b）是股外側(cè)?。唬?c）是股內(nèi)側(cè)肌。在 “抬腿 ”運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下，所有三個(gè)肌肉被訓(xùn)練時(shí)，股直肌是最活躍的。股外側(cè)肌和股內(nèi)側(cè)肌相對(duì)溫和，但表現(xiàn)出有兩個(gè)明顯的峰高度的一致性現(xiàn)象。 所有的肌肉沒有活性，到達(dá)時(shí)間是 8 秒。圖 5 是一個(gè)男性的肌肉的肌電圖，（ a）是股直?。唬?b）是股外側(cè)?。唬?c）是股內(nèi)側(cè) 4。結(jié)論 下肢矯形器的介紹，旨在幫助步行的人。當(dāng)穿戴該裝置，我們使用亞當(dāng)斯仿真軟件，人體下肢的肌肉和關(guān)節(jié)力矩實(shí)驗(yàn)限制方法來探討影響。它表明， 股直肌，股外側(cè)肌和股內(nèi)側(cè)肌下肢康復(fù)肌肉訓(xùn)練非常好，我們相信這種矯形器康復(fù)裝置可能非常適用于一個(gè)潛在的肌肉無力或癱瘓患者，所有的研究工作是在浙江省新興藝術(shù)家（新廟）基金會(huì)的撥款 20128405025號(hào)的資助下進(jìn)行的，基礎(chǔ)教育部：第 ；下批準(zhǔn)號(hào)： 2012 工具書類 【 1】 N. 器人輔助神經(jīng)康復(fù)， 康復(fù)工程， 1），（ 1998）第 75。 【 2】 邱毅瑞，陳達(dá)仁 ，可穿 戴式上肢矯形器訓(xùn)練設(shè)計(jì)康復(fù)致動(dòng)器，力學(xué)和材料卷。 2012012）第 864。 【 3】 G. S. 力平衡平面設(shè)計(jì)制作輔助的平行四邊形機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)，1