肢体康复训练器主从控制系统研究

【摘要】：康复训练器是肢体功能障碍患者进行肢体康复训练的重要辅助工具。目前我国市面上大部分康复训练器还是纯机械式的装置,智能化程度不足。如何对康复训练器进行电控化改造,使康复训练器向信息化、智能化发展,成为健康产业的研究热点。论文通过对康复训练进行需求分析,针对山西澳瑞特健康产业股份有限公司的某系列气动式康复训练器,设计一套信息化主从控制系统。系统包括嵌入式硬件控制系统、训练器的人机交互系统以及医生端远程监护管理系统三部分。(1)嵌入式控制系统。系统以stm32f103作为主控,通过对高频开关电磁阀的控制和气压传感器的检测,实现气缸气压力的闭环控制;通过位移传感器对肢体活动度进行实时检测;通过穿戴心率带对训练者进行实时运动心率检测。设计串口数据通信模块,方便与人机交互系统通信,设计Bootloader模块,方便用户进行在线升级程序。(2)人机交互系统。系统以搭载Android操作系统的平板作为平台,编制人机交互系统。通过与嵌入式控制系统进行康复运动状态数据交互,在界面上实时显示运动状态参数,显示康复训练运动幅度曲线。设计无线通信模块,通过与远程监护管理系统进行通信。(3)监护管理系统。系统基于MFC框架进行开发,基于HBase数据库编制的患者信息管理模块,对患者康复信息管理;基于网络通信技术、双缓冲绘图技术与OSG技术编制实时运动监测模块,通过与人机交互系统的数据交互,一方面进行处方下达,另一方面对康复动作状态进行二维曲线监测和三维视景监测。经过实机测试,康复训练器控制系统实现了自主训练、处方训练及在线测试训练的控制需求,系统提高了康复训练器的智能化与信息化,已经得到市场的初步认可,具有一定的社会和经济效益。