面向步行康复训练的质量虚拟去除主动人体重力支撑系统

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1、第43卷第1期2011年2月南京航JournalofNanjing空航天大学学报V01．43UniversityofAeronautics＆AstronauticsFeb．No．12011面向步行康复训练的质量虚拟去除主动人体重力支撑系统乔兵1马欧2(1．南京航空航天大学航天学院，南京，210016，2．新墨西哥州立大学机械与宇航工程系，美国，NM88003)摘要：研究了一种能够有效降低病人行走动态载荷的质量虚拟去除主动人体重力支撑(Bodyweightsupport，BWS)系统。该主动BWS系统能够根据人体的加速度反馈实时调节悬

2、挂绳索中的张力，以达到同时平衡作用在病人身体上的重力和惯性力。为了验证该主动BWS的技术可行性，设计了一个简化的实验装置，利用偏心轮带动滑块作上下运动来模拟人体在垂直方向的步态，悬挂滑块的绳索中的张力根据滑块的加速度反馈进行调节，滑块与偏心轮之间的接触力代表动态行走栽荷。实验结果表明，质量虚拟去除主动BWS系统能够有效降低病人在步行康复跑步机上行走的重力载荷和惯性载荷，从而使病人在跑步机上进行训练时获得好像失去了部分身体质量的动力学感受。关键词：人体重力支撑；主动BWS；被动BWS；步行康复训练；跑步机中图分类号：TP242．3文献

3、标识码：A文章编号：1005—2615(2011)01—0120．07VirtualMassOffloadingActiveBodyWeightSupportSystemforLocomotionRehabilitationTrainingQiaoBin91，MaOu2(1．CollegeofAstronautics，NanjingUniversityofAeronauticsandAstronautics，Nanjing，210016，China；2．DepartmentofMechanicalandAerospaceEngine

4、ering，NewMexicoStateUniversity，LasCruces，NM88003，USA)Abstract：Anactivebody—weightsupport(BWS)systemisinvestigatedwithvirtualmassoffloadingca—pabilitytoreducethewalkingburdenonpatienti．ThemainideaoftheBWStechnologyUSeSanactivecontrolwinchtoregulatethetensiononthesuspens

5、ioncablebasedontheaccelerationfeedbacktotheoffloadboththeweightandtheinertiaforceactingonthepatientbody．ApatientsupportedinsuchanactiveBWSsystemcanwalkonthetreadmillwithaneasedynamicloadasifhe／shelosespartialmassofhis／herbody．Toverifyitsengineeringfeasibility，asimplifi

6、edtestbedbasedonacablepulleysuspendedcam—slidersystemisdesigned．Anditcangenerateaperiodicalmotionpatternsimilartoahumangait．AloadeelliSinstalledontheinterconnectsliderandthecable．ThecableiSdrivenbyacontrolledwinchbasedontheaccelerationfeedbackoftheslider．Thecontactforc

7、ebetweenthesliderandthecamismeasuredtoevaluatethewalkingloadoftheslider．ExperimentalresultsdemonstratethatthevirtualmassoffloadingactiveBWSsystemcansimultaneouslyreducebothgravitationalandinertialloadsofthewalkingbody，thusitimpliesthatthewalkingbodysuspendedintheBWSsys

8、temlosesdynamicsasifthecertainamountofthebodymassisremoved．Keywords：bodyweightsupport(BWS)；activeBWS；passiveBWS；locom