FES腳踏車恒功率刺激環(huán)設計及研究.pdf

1、利用功能性電刺激技術康復截癱患者肢體運動功能是機械、控制及臨床康復交叉領域的前沿課題，功能性電刺激腳踏車訓練（FESCycling）系統(tǒng)作為近年新興起的一種康復技術，不僅有利于改善患者的心肺功能、增強肌肉強度、恢復部分運動機能，而且有利于幫助患者建立自信，重返社會，其良好的康復效果已為大量實驗所證明。本文以前期研究成果為基礎，對構建功能性電刺激恒功率刺激環(huán)相關技術進行了深入研究，研究結果表明，電刺激恒功率刺激環(huán)控制系統(tǒng)與速度控制為目標的

2、系統(tǒng)相比，具有更高的穩(wěn)定性，使患者訓練量更易于調節(jié)，有更廣泛的適應人群。
　　本文詳細的綜述了功能性電刺激腳踏車系統(tǒng)研究領域的國內外研究狀況，以實驗室已有研究成果為基礎，開展了FES腳踏車刺激環(huán)的設計及研究。首先，結合FES腳踏車系統(tǒng)機械運動裝置的特點，用桿件運動分析方法，建立了蹬踏運動的運動學和動力學模型。同時結合人體的生理特征，使用肌肉動力學模型和能量消耗模型，以運動平均效率最高為目標函數進行優(yōu)化設計，實現(xiàn)刺激模式不僅能協(xié)調蹬

3、踏運動中肌肉的收縮，而且能夠確保訓練的高效率的良好效果。其次，分析被控對象特性，進行辨識實驗設計，并用Simulink編寫出了相關控制模塊。采集實驗數據，以ARMAX為模型類進行辨識，獲取了蹬踏運動時，以脈沖寬度為輸入、曲柄處功率為輸出的人機模型。最后，用極點配置方法完成了控制器的設計工作，并進行了控制系統(tǒng)的仿真及實驗研究。結果表明所設計控制系統(tǒng)階躍響應性能良好，并有較好的跟蹤性能，能夠滿足訓練者運動定量控制的要求。
　　本課題實