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气动肌肉驱动的下肢康复外骨骼系统研究的中期报告
一、研究背景
随着人口老龄化加速和发病率上升，下肢失能等疾病的治疗与康复管理的需求日益增长。目前，基于机器人技术的下肢康复外骨骼系统已经成为康复领域的研究热点，为失能或受伤患者提供了一种全新的康复途径。然而，当前的下肢康复外骨骼系统还存在一些缺陷，如操作复杂、体积大、成本高等问题。为此，我们设计了一种气动肌肉驱动的下肢康复外骨骼系统，旨在提高系统的运动性能和使用便利性。
二、研究内容和方法
1.研究内容
本研究旨在研发一种气动肌肉驱动的下肢康复外骨骼系统，包括系统的设计、制作和测试等环节。具体包括以下内容：
（1）系统的设计
根据康复外骨骼的使用需求和受力分析，采用热成形技术和三维打印技术，设计制作气动驱动肌肉、骨骼结构、支撑系统和控制系统等组成部分。
（2）系统的制作
将设计好的气动驱动肌肉、骨骼结构、支撑系统和控制系统等部分进行组装，制作完成气动肌肉驱动的下肢康复外骨骼系统。
（3）系统的测试
对制作好的气动肌肉驱动的下肢康复外骨骼系统进行测试，包括性能测试、安全测试和负载测试等环节。
2.研究方法
（1）气动肌肉驱动
本系统采用气动肌肉作为驱动器，氧气和压缩空气在肌肉内产生热量从而驱动肌肉产生力，实现下肢的弯曲和直立。
（2）骨骼结构
采用三维打印技术，对下肢骨骼进行建模，设计出了符合人体工程学的外骨骼结构。
（3）支撑系统
外骨骼的支撑系统采用了暴露式的结构设计，采用夹具的形式进行固定，能够提供稳定支撑。
（4）控制系统
系统控制采用单片机和传感器技术，实现了对运动状态的监控和控制，能够实时调节气压和气流速度控制运动姿态。
三、预期成果
本研究计划在2022年底完成气动肌肉驱动的下肢康复外骨骼系统的设计、制作和测试等工作。预计实现以下目标:
（1）开发出气动肌肉驱动的下肢康复外骨骼系统，实现下肢运动的弯曲和直立等功能。
（2）提高系统的使用便利性和体现性，降低系统的成本和维护难度。
（3）为下肢失能患者提供更加有效的康复途径，改善其生活质量。
四、研究进展与目前存在的问题
目前，本研究已完成了气动肌肉驱动的下肢康复外骨骼系统的设计和制作，正在进行系统的测试和性能优化。然而，当前仍存在以下一些问题：
（1）系统的部件需要进一步优化，以提高系统的稳定性和精度；
（2）系统的操作和控制需要进一步完善，使其更加符合人机工程学的要求；
（3）系统的负载能力需要进一步提升，以适应更多康复需求场景；
（4）系统的成本需要进一步降低，以提高用户的可操作性和经济效益。
五、研究意义和应用前景
本研究所开发的气动肌肉驱动的下肢康复外骨骼系统，具有以下几方面的意义和应用前景：
（1）为下肢失能患者提供了一种有效的康复途径，改善其生活质量。
（2）为康复领域的相关研究提供了一种新的研究方向和思路。
（3）为医疗器械行业带来了新的研究和发展方向。
（4）为我国的康复事业和医疗器械行业的发展做出了积极的贡献。