小型康复治疗设备的研究与推广,对于改善我国康复配套资源普及性不足的现状、提升肢体受损者康复质量、降低康复治疗成本具有积极作用。本课题优化对象为市面现有下肢连续被动（Continuous passive motion,CPM）训练机,通过借鉴其结构及功能,设计和搭建下肢康复器样机。在人机交互方法、控制策略、系统功能集成度等方面优于前者,适用人群更广。本文的主要内容包括:为解决下肢CPM机踝关节训练功能缺乏角度可控性的问题,提出了添加往复机构的解决办法。通过分析人体下肢结构模型并合理简化,建立针对单侧下肢的人机系统运动学和动力学数学模型,结合实际在UG软件中完成设备结构的数字化装配建模。在Robotics Toolbox和ADAMS/View中完成模型的运动学和动力学仿真验证,最终完成样机机械结构的搭建。针对下肢CPM机单一的被动性康复训练无法覆盖不同康复阶段训练内容的问题,根据临床肌力分级法和现代康复理论,采用主动和被动训练相结合的渐进式康复治疗策略。首先完成设备动力系统选型与控制系统仿真。其次设计开发多源信息感知系统,该系统可提供下肢肌力评定及运动意图感测所需信息,采集测试实验与结果表明基于阈值分类器的肌力评定方法具有一定可行性并可应用于主动训练模式中。基于STM32+RTOS+GUI完成嵌入式系统开发,实现设备软硬件协同。集成电机控制,传感器信息采集与分析,人机交互界面等功能。为患者提供主动和被动康复训练模式以及设备状态监测、健康监测、环境监测等辅助功能。通过中移物联网OneNET云平台开发者中心,设计下肢康复器远程信息交互系统,实现训练数据、设备状态、用户生理状态等信息的上传与可视化界面设计,以及医师设定训练参数的下发、邮件提醒等基础物联网功能。最后,在有限条件下进行人机测试实验。综合实验结果表明,设备稳定可靠,可以正常完成全部设计功能,符合设计预期。