动力式下肢助行器的优化与仿真

发布时间：2020-07-18 11:41

【摘要】：动力式下肢助行器是一种将自身与人体结为一体、帮助人行走的机器人,在康复医疗领域可以作为截瘫患者的代步工具或脑卒中患者康复训练的器具。随着相关技术的不断发展,动力式下肢助行器帮助越来越多的下肢残障患者恢复了行走功能,已然成为研究的热点。本文针对脑卒中疾病引起的下肢残障患者康复训练用的动力式下肢助行器进行了研究。本文对国内外动力式下肢助行器产品进行了介绍,并对各产品出现的问题进行了总结。结合研究的人体下肢机理,利用Vicon系统对正常人体下肢步态数据进行采集和分析。本文在上述的基础上做了以下的工作。(1)分析了 TUST-3型动力式下肢助行器的结构及存在的问题。(2)对TUST-3型动力式下肢助行器进行了结构的优化改进,并重新选定了动力组件。(3)完成了动力式下肢助行器的三维建模,对模型简化并进行了整体静力学分析,结果满足所选材料的力学性能要求。(4)用Adams软件对人体穿戴动力式下肢助行器模型进行了动力学仿真。仿真表明人穿戴助行器能按照人体步态行走。选择的驱动装置能够满足人穿戴动力式下肢助行器进行正常行走的动力需求。确定了滚珠丝杠的行程与关节的转动角度之间的关系,为样机的调试提供理论依据。(5)对动力式下肢助行器样机进行了制作并调试。人穿戴动力式下肢助行器进行了行走试验。结果表明人穿戴动力式下肢助行器基本能按照正常人的步态行走。
【学位授予单位】：天津科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TH789
【图文】：

外骨骼

在起初研宄外骨骼的１９世纪，由于研宄条件有限，研究过程屡遭受挫。在相关逡逑研[偛欢贤平螅谱鞒龅模拢蹋牛牛赝夤趋栏拥胤先颂宓氖导是榭觥Ｋ绣车暮隋义闲脑谟诮匦淖频酵夤趋赖镊殴亟诖ΑＵ飧錾杓迫缤迹保彼静坏梢匀檬勘芮徨义纤傻母浩穑梗肮锏闹亓浚鼓芄淮┰礁髦指餮牟煌母丛勇房觥Ｔ诟蒙杓浦芯哂绣义险迥？榛纳杓啤５蓖夤趋赖亩ο允静蛔闶保褂谜呖梢园阉鹣吕醋怀梢桓鲥义媳嘲奖阈ｅ义希ǎ玻╁危兀希油夤趋厘义贤迹保插澹兀希油夤趋老低冲义希疲椋纾澹保插澹兀希渝澹澹铮螅耄澹欤澹簦铮铄澹螅螅簦澹礤义鲜埽拢蹋牛兀氐钠舴⒑陀跋欤樱幔颍悖铮蠊旧杓蒲芯砍隽隋澹兀希油夤趋榔呵校缶诲义鲜展汉螅冢玻埃保澳暄蟹⒊觯兀希拥诙缤迹保菜荆亓勘仍辞崃隋澹保埃プ笥遥苠义显吹南囊脖壬弦淮档土隋澹担埃プ笥摇６性氐闹亓磕艽锏皆吹模保繁蹲笥遥溴义瞎δ艽蟠蟮奶峋帧ｅ义希ǎ常╁危龋眨蹋猛夤巧㈠义贤迹保冲澹龋眨蹋猛夤趋老低冲义希疲椋纾澹保冲澹龋眨蹋缅澹澹铮螅耄澹欤澹簦铮铄澹螅螅簦澹礤义希矶阆轮夤趋朗怯捎涤忻繰[ｆＬ大技术的洛克希德」ｎ公司研制成功的，逡逑３逡逑

外骨骼

逡逑ＬｉｍｂｐＭ正式发布。本款产品如图１－７所示是在外骨骼上安装一系列的传感器，当肢逡逑体移动时，传感器会收集通过人体神经系统和肌肉在大脑中发出的信号，并对此做出逡逑相应的肢体摆动动作。与其他外骨骼机器人不同的是，它并不把负载转移到地面上，逡逑而是直接增加髋、膝、踩三个关节的力量。逡逑ｉＳ逡逑图１－７邋ＨＡＬ外骨骼系统逡逑Ｆｉｇ．邋１－７邋ＨＡＬ邋ｅｘｏｓｋｅｌｅｔｏｎ邋ｓｙｓｔｅｍ逡逑③邋ＲｅＷａｌｋ邋Ｒｏｂｏｔｉｃｓ１３７－３８］逡逑２０１１年以色列公司Ｒｅｗａｌｋ邋Ｒｏｂｏｔｉｃｓ在欧美市场上发布／自己的外骨路产品。四逡逑肢瘫痪的创始人Ａｍｉｔ邋Ｇｏｆｆｅｒ为解决自身和其他肢体残障人士的病痛。大力研发一款逡逑用一副拐杖来维持人身体平衡的外骨骼机器人产品如图１－８所示。本装置是由机械腿逡逑部结构、传感器装置和装有控制系统的控制板和可以蓄电的电池背包组成。独特的倾逡逑斜传感技术为公司的核心，即通过检测穿戴外骨骼后的重心轻微变化来带动下肢残障逡逑人士行走。逡逑．＾１逡逑／邋魏逦％■一逡逑虐逦＾ＢＦｊｌ逦ａｒｘｉｉｏｔｔｖｆｗ逡逑图ｌ－８ＲｅＷａｌｋ外骨骼系统逡逑Ｆｉｇ．邋１－８邋Ｒｅ

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