气动助力机械腿机构设计及实验研究
发布时间：2021-11-12 18:33
随着社会的发展和人民生活水平的提高,下肢障碍人群在康复训练过程中,对所使用的下肢助力装置的安全性、舒适性、柔顺性等方面的要求也越来越高。下肢助力康复训练装置作为一种具有辅助助力和医疗康复功能的机构,已经成为国际机器人领域的一个研究热点,其研究有着十分重要的现实意义。本课题所设计的气动助力机械腿,主要是针对下肢具有一定程度损伤或下肢乏力的人群而设计制作的,通过对人体髋关节、膝关节步态活动的锻炼,帮助大腿小腿屈伸肌肉力量的提高,从而达到康复人体下肢的目的。本文首先对人体步态特征及下肢助力康复训练进行了分析,在此基础上,提出了气动助力机械腿机构设计的工作方式,并通过进行运动学、动力学分析,建立了机构理论模型。以MATLAB/SIMULINK软件对人体下肢足端的不同步态的运动轨迹的模拟,来进行机构运动仿真研究。根据气动肌肉的结构特征和工作原理,进行了气动肌肉的结构设计与研制,并对其进行了基本特性的实验研究,利用实验数据进行了气动肌肉简化模型的推导计算。对气动助力机械腿机构进行机构设计,对机构重要部件尺寸关节半径进行了详细的理论分析和推导计算。研制了气动助力机械腿样机,进行了开环实验研究,实验结...
【文章来源】：哈尔滨工程大学黑龙江省 211工程院校
【文章页数】：76 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
BLEEX下肢外骨骼它由背包式外架、金属腿及相应的液压驱动设备组成，机械系统采用了与类人形结构相似的设计，背包式外架能够使操纵者携带一定载荷，其有效
日本爱知世界博览会的机器人展示会上，日本筑波大学 (Tsukubauniversity)研究生樱井建，穿上动力套装队L一5(组合辅助腿，如图1.2所示)以后，轻易地把一名成年女子抱起来。由三阶义之教授研发的动力套装HAL一5后背装有控制机构，其中包括附在鞋底上、用来保持平衡的地面感应器，这种动力套装可以帮助四肢无力的残疾人和老年人l‘3一‘5]。樱瓤巍籍盗赢象图1.2机器人组合辅助腿HAL一5该机械外骨骼绑缚在人腿的两侧，利用贴在腿部皮肤上的EMG传感器检测肌肉的电流，控制电动马达驱动机械外骨骼运动以辅助腿部的动作。背上的个人电脑控制系统和安装在双腿上的电机及减速机等机械结构和骨架结构总重约17kg，而计划开发的HAL一6号机将做进一步改进，如采用小型轻量DC电机、将关节位置的机械结构的减速机改用塑料齿轮等
力气来搬运病人，日本神奈川工科大学的Yamamoto教授在他1991年研制出的气动助力上肢的基础上增加了腰部和腿部装置，开发了一套独立式的可穿着的助力外套 (wearbalcPowe;Assistsuit)[‘6一‘7]，如图1.3所示。图1.3身穿 wearbalepowerASSIStsuit[‘6一‘7J的护士该外套选用了微型气泵、便携式镍锡电池和嵌入式微处理器使系统的动力提供和控制系统极其小型化。整个装置的金属结构由硬铝合金加工而成，重约30公斤。肘部、腰部和膝部的关节驱动采用新式的可直接驱动的旋转位移式气动肌肉，肌肉力量信号的采集采用布置于上臂、大腿和腰部的肌肉硬度传感器测得。微处理器在收到传感器的输出信号之后，计算出保持某个姿势的所需的关节力矩，然后输出控制信号给PWM驱动电路，以驱动旋转气缸的动作[ls]。为了方便体弱和行走不便的老人，扩大他们的运动范围和活动能力，韩国西江大学研制了智能助行机器人 (IntelligentwalkingAssistiveRobot)，如图1.4所示。韩国西江大学的智能助行机器人结构上的显著特点是整个装置由两个部分组成
【参考文献】：
期刊论文
[1]下肢康复机械手的创新设计[J]. 黄堃. 无锡商业职业技术学院学报. 2007(03)
[2]气动技术在康复领域中的应用[J]. 隋立明,张立勋. 液压气动与密封. 2006(04)
[3]下肢康复助行机构本体设计及运动学分析[J]. 薛渊,吕广明. 机械设计与制造. 2006(05)
[4]下肢康复助行机构及其液压系统设计[J]. 薛渊,吕广明,孙立宁. 液压与气动. 2006(01)
[5]康复机器人研究进展[J]. 张付祥,付宜利,王树国. 河北工业科技. 2005(02)
[6]康复机器人技术发展现状及关键技术分析[J]. 吕广明,孙立宁,彭龙刚. 哈尔滨工业大学学报. 2004(09)
[7]中风后遗症治疗体会[J]. 刘向哲. 中国医药学报. 2004(03)
[8]下肢康复训练机器人[J]. 夏昊昕,张立勋,王岚. 应用科技. 2004(02)
[9]气动肌肉在康复工程中的应用[J]. 隋立明,包钢,王祖温. 中国临床康复. 2004(02)
[10]正常步态和偏瘫步态的特点及对比[J]. 杨雅琴,张通. 中国康复理论与实践. 2003(10)
本文编号：3491449
【文章来源】：哈尔滨工程大学黑龙江省 211工程院校
【文章页数】：76 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
BLEEX下肢外骨骼它由背包式外架、金属腿及相应的液压驱动设备组成，机械系统采用了与类人形结构相似的设计，背包式外架能够使操纵者携带一定载荷，其有效
日本爱知世界博览会的机器人展示会上，日本筑波大学 (Tsukubauniversity)研究生樱井建，穿上动力套装队L一5(组合辅助腿，如图1.2所示)以后，轻易地把一名成年女子抱起来。由三阶义之教授研发的动力套装HAL一5后背装有控制机构，其中包括附在鞋底上、用来保持平衡的地面感应器，这种动力套装可以帮助四肢无力的残疾人和老年人l‘3一‘5]。樱瓤巍籍盗赢象图1.2机器人组合辅助腿HAL一5该机械外骨骼绑缚在人腿的两侧，利用贴在腿部皮肤上的EMG传感器检测肌肉的电流，控制电动马达驱动机械外骨骼运动以辅助腿部的动作。背上的个人电脑控制系统和安装在双腿上的电机及减速机等机械结构和骨架结构总重约17kg，而计划开发的HAL一6号机将做进一步改进，如采用小型轻量DC电机、将关节位置的机械结构的减速机改用塑料齿轮等
力气来搬运病人，日本神奈川工科大学的Yamamoto教授在他1991年研制出的气动助力上肢的基础上增加了腰部和腿部装置，开发了一套独立式的可穿着的助力外套 (wearbalcPowe;Assistsuit)[‘6一‘7]，如图1.3所示。图1.3身穿 wearbalepowerASSIStsuit[‘6一‘7J的护士该外套选用了微型气泵、便携式镍锡电池和嵌入式微处理器使系统的动力提供和控制系统极其小型化。整个装置的金属结构由硬铝合金加工而成，重约30公斤。肘部、腰部和膝部的关节驱动采用新式的可直接驱动的旋转位移式气动肌肉，肌肉力量信号的采集采用布置于上臂、大腿和腰部的肌肉硬度传感器测得。微处理器在收到传感器的输出信号之后，计算出保持某个姿势的所需的关节力矩，然后输出控制信号给PWM驱动电路，以驱动旋转气缸的动作[ls]。为了方便体弱和行走不便的老人，扩大他们的运动范围和活动能力，韩国西江大学研制了智能助行机器人 (IntelligentwalkingAssistiveRobot)，如图1.4所示。韩国西江大学的智能助行机器人结构上的显著特点是整个装置由两个部分组成
【参考文献】：
期刊论文
[1]下肢康复机械手的创新设计[J]. 黄堃. 无锡商业职业技术学院学报. 2007(03)
[2]气动技术在康复领域中的应用[J]. 隋立明,张立勋. 液压气动与密封. 2006(04)
[3]下肢康复助行机构本体设计及运动学分析[J]. 薛渊,吕广明. 机械设计与制造. 2006(05)
[4]下肢康复助行机构及其液压系统设计[J]. 薛渊,吕广明,孙立宁. 液压与气动. 2006(01)
[5]康复机器人研究进展[J]. 张付祥,付宜利,王树国. 河北工业科技. 2005(02)
[6]康复机器人技术发展现状及关键技术分析[J]. 吕广明,孙立宁,彭龙刚. 哈尔滨工业大学学报. 2004(09)
[7]中风后遗症治疗体会[J]. 刘向哲. 中国医药学报. 2004(03)
[8]下肢康复训练机器人[J]. 夏昊昕,张立勋,王岚. 应用科技. 2004(02)
[9]气动肌肉在康复工程中的应用[J]. 隋立明,包钢,王祖温. 中国临床康复. 2004(02)
[10]正常步态和偏瘫步态的特点及对比[J]. 杨雅琴,张通. 中国康复理论与实践. 2003(10)
本文编号：3491449
本文链接：https://www.wllwen.com/jixiegongchenglunwen/3491449.html
