控温限位康复训练一体化智能膝关节康复装置
信息与通信工程学院
在一次去医院时，我看见那些膝关节受伤的人所带的护具都需要医护人员手动调节卡扣才能调节限位角度。并且通过我仔细观察现有的膝关节限位支具，发现这些护具的角度调节比较粗糙，往往更换一个档位就会旋转5°左右，显然这个角度不能够完美地满足限位时对限位角度的精细的要求；之后一次踢球时我的膝关节也不慎扭伤，当时没有冰袋所以没能及时冷敷，也没有可以固定我膝盖的支具，导致伤势没有很好的控制住。在之后还需要按时准备热水热敷，由于缺乏这方面的专业知识，我并不知道需要用多少温度来冷热敷，也不知道冷热敷的时间，不科学的冷热敷也让我的康复变得困难。在我热爱的足球领域，也有大量的足球运动员被膝盖的紧急伤病所困扰。因此我想如果能发明一种新型膝关节康复装置，既能调节任意角度，又可以及时地进行科学的冷热敷，冷热敷温度、时间全部由程序控制，还可以帮助患者进行康复训练恢复膝关节肌肉力量，并且全部功能可以由很多人都在用的微信小程序或者用户语音指令控制硬件执行任务，其中部分功能还可以加入个性化设置和学习功能。
本装置为一款智能的膝关节康复装置，由于它最终可以通过程序控制冷热敷持续时间、温度并且可以微信小程序或者用户语音指令控制、一键操作，还可以精确地实现任意限位角度、微信小程序或者用户语音指令控制、一键操作康复后期模拟行走，本装置的主要面向用户为缺乏膝关节康复知识的、膝关节轻度扭伤、膝关节韧带轻度撕裂的广大人群，这些用户只需要这一个装置就可以简单、快速的进行膝关节轻度扭伤、膝关节韧带轻度撕裂的伤情控制、避免二次受伤、康复训练的全过程；同时还面向足球、篮球等容易发生膝关节紧急伤病的运动领域，使用该装置，队医可以在判断患者伤势后快速进行处理以控制伤情、避免二次受伤、保护运动员的职业生涯。
该项目有很多创新点。第一，我们设计的是一款集限位、冷热敷、康复训练于一体的、可以通过微信小程序或者用户语音指令控制的、冷热敷功能可以一键操控自动执行的、可以自主学习的膝关节康复装置。第二，我们设计的这款膝关节康复装置的冷热敷功能患者可以一键操控，即患者仅需要选择“冷敷”或“热敷”，程序将会自动按照预先设定好的科学的温度及持续时间执行，这可以帮助没有相应医疗知识的患者进行正确、科学的康复，这是现有的康复装置所不具备的。第三，我们使用微信小程序或者用户语音指令控制，方便快捷，更智能化，且可以在康复过程中穿插一些康复知识，丰富患者的康复常识。第四，我们的膝关节康复装置具有个性化设置功能。第五，我们的冷热敷功能通过半导体制冷片（PN结）实现。第六，我们的装置整体支架采用上下左右四段式，即左右侧各有上下两根，并且计划采用3D打印PLA结构，这种材料质量轻、强度足够大、成本低、可加工升级性强，这是现有装置所不具备的。第七，我们的传动、限位结构也是全部自主设计的，主要由电机传动轴插入一个限位卡口中，再整体插入到装置支架的预留位置中锁定，通过电机传动和锁定轴转动带动支架转动和锁定，从而带动人腿转动和锁定，以此实现限位角度选择、限位锁定和后期康复训练功能。
综上所述，我们准备发明一款集限位、冷热敷、康复训练于一体的、冷热敷功能可以通过微信小程序或者用户语音指令一键操控自动执行的、可以自主学习的智能膝关节康复装置，它将会帮助大量的膝关节轻度扭伤和膝关节韧带轻度撕裂的患者，尤其是没有相应医疗知识的患者更科学、更便捷地康复。
