一种医疗下肢康复八杆机构
本发明涉及多医疗器械，具体为一种医疗下肢康复八杆机构。
背景技术：
1、医疗下肢康复机构通过与患者的下肢进行互动，模拟患者腿部的运动轨迹，用先进的机械和电子设备来辅助患者进行下肢运动，提供有针对性的康复训练，帮助恢复运动功能、提高肌肉力量和协调性，并促进患者的康复过程。现今医疗下肢康复机构存在诸多问题：
2、（1）结构复杂是医疗下肢康复机构的一个显著问题。由于下肢康复涉及到多个关节和肌肉群的协同作用，因此康复机构往往需要设计多个相互关联的构件来实现复杂的运动模式。这种复杂性不仅增加了制造和装配的难度，也提高了成本，同时可能降低了机构的可靠性和耐用性。
3、（2）不易于加工制造是另一个需要关注的问题。医疗下肢康复机构通常包含精密的机械部件和复杂的运动系统，这对加工工艺和制造精度提出了很高的要求。然而，由于当前加工技术和设备的限制，有时难以实现这些高精度部件的制造，从而影响了康复机构的整体性能和治疗效果。
4、（3）不能实现多种形式的运动变换也是医疗下肢康复机构的一个不足。在实际康复过程中，患者可能需要进行多种不同的运动训练，以促进下肢功能的恢复。然而，由于康复机构设计的局限性，有时难以实现这些多样化的运动模式，从而限制了康复治疗的灵活性和有效性。
5、（4）轨迹形状不够丰富也是医疗下肢康复机构的一个问题。康复机构的运动轨迹直接影响到患者的运动模式和康复效果。然而，由于设计上的限制，现有康复机构的轨迹形状往往比较单一，无法满足不同患者的个性化需求。这可能导致康复过程不够精准和高效，影响患者的康复进程。
6、个性化康复受限：每个患者的下肢运动轨迹都是独特的，受到损伤类型、严重程度以及个人体质等多种因素的影响。由于下肢康复机构不能满足每个患者的独特轨迹需要，因此很难为每位患者提供高度个性化的康复方案。这可能导致康复效果不佳，甚至可能延长康复周期。
技术实现思路
1、针对现有技术存在的不足，本发明目的是提供一种医疗下肢康复八杆机构，以解决上述背景技术中提出的问题，通过平面八杆机构能够实现复杂的运动变换，这使其能够模拟出更接近真实步行状态的下肢运动轨迹。其具有丰富的运动轨迹形状，这意味着它可以根据患者的具体情况和康复目标，调整和优化运动轨迹，通过调整杆件的长度、连接方式和运动参数，平面八杆机构可以生成不同的轨迹曲线，从而适应不同患者的个性化需求。
2、为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：一种医疗下肢康复八杆机构，所述八杆机构由多根曲柄两两连接组成腿部八杆机构模型，所述腿部八杆机构模型人体腿部的运动轨迹并对其进行优化，所述优化轨迹的方法包括以下步骤：
3、s1、患者坐在椅子上，将此八杆机构安装在椅子侧边，在八杆机构底部设置一个可以与患者足部固定的支点装置，八杆机构顶部一个支点作为旋转点，并将其旋转点连接电机；
4、s2、根据患者的腿部长度和康复要求，制定个性化的康复运动轨迹，通过起始点寻优算法选定其中连杆机构的输出轨迹的一点作为轨迹输出的最优起始点起始点，再与目标点序列进行匹配，将曲线分段；
5、s3、然后根据期望的运动轨迹确定目标点坐标，进行各个杆长的优化调整，通过调整杆件的长度、连接方式和运动参数，目标函数的跟踪误差采用曲线点序列匹配算法进行计算，调整和优化运动轨迹；
6、s4、将患者的足部固定在支点装置上，启动电机，此时患者的腿部就会和随着支点装置一起运动，从而达到下肢康复的目的。
7、进一步的，步骤s2中起始点寻优算法，先将长点序列中每一个点都作为起始点，然后比较它们作为起始点后曲线分段的匹配程度，从而找出其中的最优起始点。
8、进一步的，选择轨迹输出点中任意一点作为起始点，经过曲线分段算法后，得到目标点序列与轨迹输出点序列对应的路径位置坐标，构造一个新的累计距离，并求的最佳起始点的具体序列点。
9、进一步的，步骤s1中，用于患者足部固定的支点装置设为轨迹点p，通过轨迹点p的运动轨迹模拟人的足部运动轨迹。
10、进一步的，步骤s1中，用于连接电机的点位设为轨迹点a，与其通过曲柄相连的点位设为轨迹点b，曲柄ab绕a点旋转，并且曲柄ab旋转带动点p运动。
11、进一步的，目标点序列与轨迹输出点序列对应的路径位置坐标为：其中，k表示长点序列中第k个点作为起始点，构造一个新的累计距离，f：，求解f的最小值，公式可表示为：，得到f最小时的k值，则长点序列中的第k个点是最佳起始点，封闭曲线能够得到合理的分段。
12、本发明的有益效果：本发明的一种医疗下肢康复八杆机构；
13、本发明克服了医疗下肢康复机构结构复杂的缺陷，易于制造和安装。在医疗下肢康复机构中，有助于快速部署和调整设备，以满足不同患者的个性化需求，简单的结构还降低了制造成本，使得这种康复机构更加经济实惠，更易于普及到更多的医疗机构和家庭，简单结构有助于提高设备的可靠性和稳定性，并且易于维护和修理。
14、本发明能够实现复杂的运动变换，这使其能够模拟出更接近真实步行状态的下肢运动轨迹，其具有丰富的运动轨迹形状，可以根据患者的具体情况和康复目标，调整和优化运动轨迹，通过调整杆件的长度、连接方式和运动参数，平面八杆机构可以生成不同的轨迹曲线，从而适应不同患者的个性化需求。
15、本发明通过跟踪误差算法不包含输入角变量，精简了优化参数数量，提升了优化效率，约束条件仅包含杆长约束条件和变量范围条件，摆脱传统算法顺序约束条件的限制，同时避免了顺序错误，将基于该算法的跟踪误差作为目标函数，具有更少的优化变量和更简单的约束条件，因此也更有可能通过优化算法求得满意的全局最优解。
技术特征：
1.一种医疗下肢康复八杆机构，其特征在于：所述八杆机构由多根曲柄两两连接组成腿部八杆机构模型，所述腿部八杆机构模型人体腿部的运动轨迹并对其进行优化，所述优化轨迹的方法包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种医疗下肢康复八杆机构，其特征在于：步骤s2中起始点寻优算法，先将长点序列中每一个点都作为起始点，然后比较它们作为起始点后曲线分段的匹配程度，从而找出其中的最优起始点。
3.根据权利要求2所述的一种医疗下肢康复八杆机构，其特征在于：选择轨迹输出点中任意一点作为起始点，经过曲线分段算法后，得到目标点序列与轨迹输出点序列对应的路径位置坐标，构造一个新的累计距离，并求的最佳起始点的具体序列点。
4.根据权利要求1所述的一种医疗下肢康复八杆机构，其特征在于：步骤s1中，用于患者足部固定的支点装置设为轨迹点p，通过轨迹点p的运动轨迹模拟人的足部运动轨迹。
5.根据权利要求1所述的一种医疗下肢康复八杆机构，其特征在于：步骤s1中，用于连接电机的点位设为轨迹点a，与其通过曲柄相连的点位设为轨迹点b，曲柄ab绕a点旋转，并且曲柄ab旋转带动点p运动。
6.根据权利要求1所述的一种医疗下肢康复八杆机构，其特征在于：目标点序列与轨迹输出点序列对应的路径位置坐标为：其中，k表示长点序列中第k个点作为起始点，构造一个新的累计距离，f：，求解f的最小值，公式可表示为：，得到f最小时的k值，则长点序列中的第k个点是最佳起始点，封闭曲线能够得到合理的分段。
技术总结
本发明提供一种医疗下肢康复八杆机构，所述八杆机构由多根曲柄两两连接组成腿部八杆机构模型，所述腿部八杆机构模型人体腿部的运动轨迹并对其进行优化，所述优化轨迹的方法包括以下步骤：患者坐在椅子上，将此八杆机构安装在椅子侧边，在八杆机构底部设置一个可以与患者足部固定的支点装置，通过跟踪误差算法不包含输入角变量，精简了优化参数数量，提升了优化效率，约束条件仅包含杆长约束条件和变量范围条件，摆脱传统算法顺序约束条件的限制，同时避免了顺序错误，将基于该算法的跟踪误差作为目标函数，具有更少的优化变量和更简单的约束条件，因此也更有可能通过优化算法求得满意的全局最优解。
技术研发人员：孙伟,邹有为,黄鑫
受保护的技术使用者：武汉科技大学
技术研发日：
技术公布日：2024/9/23