77、基于缆绳驱动的康复设备与运动意图识别技术

基于缆绳驱动的康复设备与运动意图识别技术

在康复治疗领域，科技的发展为患者带来了更多有效的康复手段。本文将介绍两种重要的康复相关技术，一种是基于缆绳驱动的交互式康复设备，另一种是基于脑电图（EEG）和肌电图（EMG）的下肢外骨骼运动意图识别方法。

缆绳驱动的交互式康复设备

1. 运动空间分析

该康复设备旨在进行大范围三维空间的主动阻力训练，因此其三维运动空间需大于用户上肢的运动范围。设备运动空间在各平面的投影为圆形和扇形，而双侧上肢的最大运动范围呈双球形。双球形的投影均在设备运动空间内，这意味着该设备能让上肢在全运动空间内进行训练。人体模型参考了国家标准GB10000 - 88（中国成年人人体尺寸）中99%百分位、年龄在18 - 60岁的人群。设备放置高度为800mm，人体模型与设备相距2000mm，以此模拟实际使用场景。

2. 控制系统设计

控制系统由运行游戏应用程序的个人计算机（PC）、用于实时控制和信号采集的NI myRIO控制器、伺服驱动器、电机、缆绳驱动单元、编码器、张力传感器和两个力传感器组成。PC运行游戏应用程序，提供视觉和听觉反馈，并通过与myRIO的无线传输记录实验数据。系统工作原理如下：
1. 游戏应用程序根据游戏任务生成目标力值，PC通过WIFI将数据发送给myRIO。
2. myRIO根据目标力生成伺服驱动器的输入信号。
3. 驱动器驱动电机，改变缆绳驱动单元的缆绳张力。
4. 三个力参数和缆绳输出长度通过力传感器和编码器发送到myRIO的输入接口，所有数据由游戏应用程序自动记录。

控制系统的结构可以用以下mermaid流程图表示：