25、机电一体化踝关节康复系统：原理与设计

机电一体化踝关节康复系统：原理与设计

1. 引言

在踝关节康复领域，传统的康复方式往往存在效率低、患者积极性不高等问题。为了解决这些问题，研究人员提出了一种创新的系统，该系统能够识别不同于基本表情的面部表情，如积极、消极和痛苦，并通过反馈来调整严肃游戏中障碍物的出现频率，以此提高患者的康复积极性和效果。

2. 相关技术综述

2.1 踝关节康复的并联机器人

机电一体化在康复领域的应用为踝关节康复带来了新的解决方案。并联机器人作为一种常见的康复设备，具有多种自由度，能够提供不同类型的运动。以下是几种常见的并联机器人：
| 类型 | 自由度 | 特点 |
| ---- | ---- | ---- |
| 6 - DOF（如Rutgers Ankle） | 6 | 尽管踝关节只有3个自由度，但该设备有6个自由度，使用气动执行器，配备虚拟交互界面，可通过模拟游戏辅助康复，能改善平衡、灵活性和增加肌肉力量，但需要大容量压缩机来维持压力和防止过热 |
| 4 - DOF | 4 | 由两个支撑板构成，使用四个气动执行器，可提供背屈/跖屈和内翻/外翻运动 |
| 2 - DOF | 2 | 使用PD控制，冗余操作以避免奇点，可提供背屈/跖屈和内翻/外翻运动，还开发了基于导纳的辅助控制器，通过肌电图信号评估患者训练时的努力程度 |
| 3 - DOF | 3 | 中央有连杆连接移动基座和固定基座，增加结构刚性并限制运动，作者展示了虚拟样机的仿真结果和物理样机 |
| 1 - DOF | 1 | 提供背屈/跖屈运动，用于减少痉挛、增加肌肉张力和改善运动控制，采用比例 - 微分模糊控制器结合传统积分控制，