本作品是一种可由使用者通过意识进行控制的辅助下肢运动的机电一体化设备。其主要组成包括由EPOC+及其USB接收设备构成的脑电信号采集系统、由PC和运动控制器构成的数据分析处理系统,以及由外骨骼本体、减速步进电机、电动推杆构成的执行机构。脑电采集系统采用EPOC+耳机。该耳机可以利用自带的湿态电极收集使用者的脑电信号并识别出方向信息。数据分析处理系统包括一台带网卡设备的计算机、运动控制器及其他电气元件。PC端利用C语言编出运动控制器的控制及监控界面程序。接收方向信息之后,通过程序界面的按钮发送命令给运动控制器,控制外骨骼电机执行命令的动作。执行机构中外骨骼本体与下肢自由度保持一致;减速步进电机作用于大腿中部以实现外骨骼的转动动作;电动推杆则应用于脚掌、膝关节以及腰部以实现伸缩变化。
此外,本产品还可以调整相应的参数以适合不同患者的需要,从而减轻治疗治疗师的工作强度,有效加快康复进程,提高疗效。
作品有以下几个创新点:
较完善的脑电控制系统,选用市面上成熟的多电极脑电采集设备,结合运动板卡控制原理,可由使用者通过意识控制装置完成下肢外骨骼的运动。
将减重支撑系统与外骨骼助力系统相结合,辅助患者下肢运动,可帮助下肢障碍患者在生活上自立并促进患者部分肌肉功能的恢复。
设计上参照仿生学原理,与人体保持相同的自由度。与传统下肢康复训练装置相比,本作品的结构更加稳定,功能更加多样,适应人群更加广泛。
医用外骨骼是一个由先进科技与人体相结合的高新医疗服务产业。虽然现阶段我国对外骨骼机器人的研发还处在初期,但是世界范围内越来越多的高校和企业正在投入大量资金进行研究制造。与此同时,我国正在步入老龄化社会,老年人的出行以及心脑血管疾病所引发的下肢运动障碍也成为社会广泛关注的热点。本作品正是基于这种背景而设计,若成功投入市场,将有效改善上述问题,具有广阔的市场价值和应用前景。