基于人机工程的多功能下肢康复床系统设计与研究

来源 :谢晓亮 | 被引量 : 0次 | 上传用户:APIer
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由于社会老龄化严重、交通意外的出现,导致一类人下肢运动困难,需要卧床休养,同时需要借助康复辅具进行下肢机能恢复。针对上肢相对正常、下肢有自主活动能力的用户,有需要下肢康复的需求,设计一款多功能下肢康复床。设计的多功能下肢康复床实现了床和下肢康复器械的功能,提高康复效果,有效地避免多场景转换的不定因素造成损伤,减轻传统医师康复压力和昂贵的护理费,减轻家庭和社会的负担。论文主要研究内容和取得成果如下:1、结合用户需求和痛点,分析国内外护理床和下肢康复设计研究的基础上,就目前的发展和技术的研究进行分析,为本文的设计提供思路。2、根据人体运动分析,正常步态周期和参数研究,分析人体关节运动特性和肌骨特点,选出上肢和下肢运动主要肌肉,为下文奠定理论基础。3、通过用户流程地图分析,结合瑞典的Brunnstrom下肢康复阶段理论,定性为Brunnstrom中期(即Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ期)的使用者,康复训练形式采取主被动结合进行辅助康复。对照医疗设计规范要求,细化多功能康复床的参数和功能配置,三维建模,提升本产品设计的可用性和严谨性;利用解析法分别对康复机构位置、速度、加速度进行计算,结果证明:设计的下肢康复机构在运动过程中不会发生突变,理论上验证机构的稳定性。4、通过Any Body生物力学软件建立人-机康复仿真系统,通过分析人体运动学参数,验证下肢康复机构设计的合理性,对人体下肢康复效果明显。并对下肢康复机构参数进行优化,通过均匀实验法设定机构的变量,以最大肌肉力作为评定指标,回归分析方法对数据进行分析,得到下肢康复机构相对位置参数与每一块肌肉力变化关系,进行参数优化,提出了针对特定肌肉进行康复训练的指导策略,有利于使用者下肢康复。5、以一名被试者为例,利用表面肌电实验,通过调整被试者与实验椭圆机的相对位置参数,进行同一动作多组实验。对比使用优化后和原来教练指导的肌肉电信号,分析时域图和特征值对下肢康复训练指导策略的合理性进行验证分析。为下肢康复训练及康复器械创新设计提供了一定的理论指导。
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