摘要
中风后常表现人体下肢肌力不足、肌肉萎缩等问题，下肢难以达到规范的肢体运动动作。研究证实，频繁且规律性的康复训练对下肢肌力萎缩具有良好的治疗效果，可帮助患者恢复身体运动、步态平衡和肌肉协调能力。目前的康复治疗常在医院或康复中心进行，增加了人们的经济负担。市面上的下肢康复产品主要针对肢体运动康复，忽视了产品与患者大脑认知的联系。针对脑卒中下肢康复的训练产品过于模块化并且大多为机械结构，缺乏设计认同感，产品较为笨重，操作难度高，训练方式枯燥乏味，康复阶段不明确，患者不能实时了解到下肢康复训练中的状况。 本文以人体下肢关节为主要研究对象，将视觉运动轨迹效果和实时训练评测加入下肢康复训练过程中，辅助患者实时了解下肢康复状况。为用户提供三种下肢运动轨迹训练模式，通过视知觉理论指导的肢体运动轨迹实验，表明其在下肢康复训练的价值。最后设计出能够通过轨迹辅助运动引导的下肢关节辅具设备,辅助患者进行下肢轨迹化训练。具体内容如下: (1)通过对视知觉理论、脑卒中下肢肌力康复分析和下肢各关节生理运动特征的研究，诠释了肢体运动轨迹辅助引导对下肢肌力恢复具有良好的训练效果,分别提出被动训练、主动训练和主被动结合训练三种下肢轨迹运动模式。通过体感交互和肌电传感技术，搭建了基于表面肌肉电信号的下肢康复训练肌肉活性实验平台。以肌肉电(sEMG)传感技术分别对常规康复训练和以Kinect体感交互设备为媒介的视知觉康复训练进行检测，检测出以视知觉运动轨迹反馈的康复训练中下肢肌肉活性变化更大，证明视知觉运动轨迹模式的可行性，可实现下肢运动轨迹化训练。 (2)通过Kano模型准确反映出用户对下肢康复产品的切实需求和问题，并将功能需求层次进行分为基本需求、核心需求、无差异需求和期望需求，对下肢康复设备的需求优先级进行排序，得出人机和下肢康复辅具方面的优先需求层次。 (3)利用SiemensTecnomatixJack软件对人体运动过程中产生的相关实时数据进行分析，采集人体下肢肢体标准运动轨迹，以得出的下肢关节运动角度变化作为标准运动轨迹规划方案。对下肢康复训练轨迹的规划列出了运动轨迹髋关节、膝关节参数方程式，并进行下肢康复辅具的结构设计。通过MATLAB实验与分析，验证了所规划轨迹的过渡平稳性，完成了下肢康复训练轨迹的规划。 (4)对整个康复设备的外观结构以及界面显示提出了设计方案，通过方案构建产品的三维模型，对最终所选的产品方案进行优化并渲染效果图。研制的康复设备包括一个下肢屈伸活动的辅具执行器和视觉显示装置。结合第三章和第四章提出的视知觉指导运动轨迹效能实验和下肢辅具结构轨迹规划的合理化测试,能够达到良好的期望效果，验证了本文设计的下肢康复辅具可行性，运行平稳,能够为患者提供有效的康复训练。
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