穿戴式人体下肢康复机构设计与分析
发布时间：2020-12-23 13:51
本文针对肌力等级为4-5级的偏瘫患者设计了一种以并联结构为基础的可穿戴式人体下肢康复机构,主要对机构进行了结构设计、运动学、轨迹规划和动力学等问题的分析。具体研究如下:首先,结合康复医学理论和人机工程学对人体下肢关节的组成和运动特性进行简要分析。人体下肢康复机构,主要针对的是下肢关节的康复训练,主要有髋关节、膝关节、踝关节。在满足人体下肢结构参数及运动特性的前提下,来确定人体下肢康复机构的尺寸和形式,确保所设计机构与人体活动自由度等同,再利用Solidworks软件来建立所设计的模型。其次,根据所设计的机构建立运动学模型,进行运动学分析。主要包括:对机构的自由度计算;根据机构简图,利用闭环矢量的方法对机构进行正逆解分析;利用Matlab软件对所建立的数学模型进行运动学数值仿真;把Solidworks中建立的模型导入Adams软件中,得出模型的运动仿真,通过两者的运动学曲线对比来验证运动学分析的正确性和模型初步设计的可行性。然后,在Adams中建立所设计机构的虚拟样机模型,分别采用S型、T型及修正T型的驱动方式进行轨迹规划,根据动平台的运动轨迹选择最优轨迹规划方式,并得出了各关节的运动曲...
【文章来源】：西安理工大学陕西省
【文章页数】：74 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
瑞士Hcomoma
针对目前国外的康复机构的研究多种多样，以几个具有代表性的下肢康复机构来了研究情况。LokoHelp 是针对脑卒患者实现改善及训练的步态机电设备，是由德国的 LokoHelp研制的。虽然对其康复效果暂未进行评估，但这种新型步态机电训练设备的应用前广泛的认可。并且从使用方便程度上来说，此设备是安装在跑步机上，是可轻松的与拆机工作，为以后的康复机器研究的发展提供了借鉴【14】。LOKOMAT 是一种针对于脊髓损伤患者进行康复训练的机器人。其采取脚踏车自动式，在此基础上又增加了通过触觉和听觉、视觉的反馈来进行障碍物的跨越训练。群中得到了较高的评价。其原理是依据于人机一体化和康复医学。其操作系统是在制的人体步态模拟系统的操控下，对具有下肢功能障碍的患者按照人体正常步态的康复训练，使其下肢肌肉实现渐恢复。从而使控制人体下肢功能的神经系统得到恢达到人体下肢正常行走的目的【14】。现有的下肢康复机器人种类多种多样，其主体形式包括：站式和坐式两种下肢康复机下肢康复机构的代表为瑞士的 Hcomoma 和美国的 Motoric 等；坐式下肢康复机器代表为瑞士的 Swrotek【16】。
1 绪论康复机构利用的是悬吊减重法，具体就是利用然后通过运动跑台、外骨骼机械臂或者脚踏板律性摆动，从而实现部分或整体的人体步态正复机器人中最具有代表性的是瑞士的 Swrotek座、座椅和闭环控制系统、电刺激功能模块等底座两边，通过电机带动滚珠丝杠来实现曲柄关节的运动。通过在曲柄与丝杠之间安装的压器来实现机械臂闭环控制所需的反馈数据。并，来实现长度的变化，其结果可适应于 1.5~1坐式配有座椅或床，有效的简化了减重装置【2
【参考文献】：
期刊论文
[1]3-UPU并联机构的速度和加速度分析[J]. 陈晓康,魏永庚. 黑龙江大学工程学报. 2018(02)
[2]人体下肢康复训练机器人及其造型设计[J]. 乔宇,张立娟,吕韫琦,杨涛,高学山. 北京理工大学学报. 2017(07)
[3]3-UPU并联机构运动学性能分析[J]. 武国顺,陈良,魏永庚,毕永利. 黑龙江大学工程学报. 2017(02)
[4]基于MATLAB的机器人运动学建模及仿真分析[J]. 于楚泓. 机电信息. 2017(09)
[5]空间四自由度串并混联下肢康复机器人设计与分析[J]. 史小华,任岭雪,廖梓宇,朱家增,王洪波. 机械工程学报. 2017(13)
[6]对称两转一移3-UPU并联机构的动力学分析[J]. 陈子明,刘晓檬,张扬,黄坤,黄真. 机械工程学报. 2017(21)
[7]基于Matlab的机器人运动学及动力学分析[J]. 刘超. 装备制造技术. 2016(08)
[8]一平动两转动3-UPU并联机构奇异性分析[J]. 吴金波,韩鹏. 机械科学与技术. 2016(09)
[9]下肢康复机器人研究进展[J]. 潘志超,徐秀林,肖阳. 中国康复理论与实践. 2016(06)
[10]并联2-UPS/RRR踝关节康复机构及运动性能分析[J]. 李剑锋,李世才,陶春静,季润,徐成辉,张兆晶. 机器人. 2016(02)
硕士论文
[1]人体下肢康复训练机构的综合与分析研究[D]. 申登高.中北大学 2016
[2]一种多功能下肢康复机器人的设计与研究[D]. 江世红.合肥工业大学 2016
[3]新型绳驱动并联踝关节康复机构设计及分析[D]. 禹润田.北京交通大学 2015
[4]穿戴式下肢康复机器人的研究[D]. 赵豫玉.哈尔滨工程大学 2009
[5]基于3-RUPUR/RU结构的踝关节康复并联机器人的研究[D]. 韩英强.河北工业大学 2008
[6]并联式踝关节康复机器人系统设计[D]. 于海波.燕山大学 2006
[7]下肢康复训练机器人的研究[D]. 夏昊昕.哈尔滨工程大学 2003
本文编号：2933824
【文章来源】：西安理工大学陕西省
【文章页数】：74 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
瑞士Hcomoma
针对目前国外的康复机构的研究多种多样，以几个具有代表性的下肢康复机构来了研究情况。LokoHelp 是针对脑卒患者实现改善及训练的步态机电设备，是由德国的 LokoHelp研制的。虽然对其康复效果暂未进行评估，但这种新型步态机电训练设备的应用前广泛的认可。并且从使用方便程度上来说，此设备是安装在跑步机上，是可轻松的与拆机工作，为以后的康复机器研究的发展提供了借鉴【14】。LOKOMAT 是一种针对于脊髓损伤患者进行康复训练的机器人。其采取脚踏车自动式，在此基础上又增加了通过触觉和听觉、视觉的反馈来进行障碍物的跨越训练。群中得到了较高的评价。其原理是依据于人机一体化和康复医学。其操作系统是在制的人体步态模拟系统的操控下，对具有下肢功能障碍的患者按照人体正常步态的康复训练，使其下肢肌肉实现渐恢复。从而使控制人体下肢功能的神经系统得到恢达到人体下肢正常行走的目的【14】。现有的下肢康复机器人种类多种多样，其主体形式包括：站式和坐式两种下肢康复机下肢康复机构的代表为瑞士的 Hcomoma 和美国的 Motoric 等；坐式下肢康复机器代表为瑞士的 Swrotek【16】。
1 绪论康复机构利用的是悬吊减重法，具体就是利用然后通过运动跑台、外骨骼机械臂或者脚踏板律性摆动，从而实现部分或整体的人体步态正复机器人中最具有代表性的是瑞士的 Swrotek座、座椅和闭环控制系统、电刺激功能模块等底座两边，通过电机带动滚珠丝杠来实现曲柄关节的运动。通过在曲柄与丝杠之间安装的压器来实现机械臂闭环控制所需的反馈数据。并，来实现长度的变化，其结果可适应于 1.5~1坐式配有座椅或床，有效的简化了减重装置【2
【参考文献】：
期刊论文
[1]3-UPU并联机构的速度和加速度分析[J]. 陈晓康,魏永庚. 黑龙江大学工程学报. 2018(02)
[2]人体下肢康复训练机器人及其造型设计[J]. 乔宇,张立娟,吕韫琦,杨涛,高学山. 北京理工大学学报. 2017(07)
[3]3-UPU并联机构运动学性能分析[J]. 武国顺,陈良,魏永庚,毕永利. 黑龙江大学工程学报. 2017(02)
[4]基于MATLAB的机器人运动学建模及仿真分析[J]. 于楚泓. 机电信息. 2017(09)
[5]空间四自由度串并混联下肢康复机器人设计与分析[J]. 史小华,任岭雪,廖梓宇,朱家增,王洪波. 机械工程学报. 2017(13)
[6]对称两转一移3-UPU并联机构的动力学分析[J]. 陈子明,刘晓檬,张扬,黄坤,黄真. 机械工程学报. 2017(21)
[7]基于Matlab的机器人运动学及动力学分析[J]. 刘超. 装备制造技术. 2016(08)
[8]一平动两转动3-UPU并联机构奇异性分析[J]. 吴金波,韩鹏. 机械科学与技术. 2016(09)
[9]下肢康复机器人研究进展[J]. 潘志超,徐秀林,肖阳. 中国康复理论与实践. 2016(06)
[10]并联2-UPS/RRR踝关节康复机构及运动性能分析[J]. 李剑锋,李世才,陶春静,季润,徐成辉,张兆晶. 机器人. 2016(02)
硕士论文
[1]人体下肢康复训练机构的综合与分析研究[D]. 申登高.中北大学 2016
[2]一种多功能下肢康复机器人的设计与研究[D]. 江世红.合肥工业大学 2016
[3]新型绳驱动并联踝关节康复机构设计及分析[D]. 禹润田.北京交通大学 2015
[4]穿戴式下肢康复机器人的研究[D]. 赵豫玉.哈尔滨工程大学 2009
[5]基于3-RUPUR/RU结构的踝关节康复并联机器人的研究[D]. 韩英强.河北工业大学 2008
[6]并联式踝关节康复机器人系统设计[D]. 于海波.燕山大学 2006
[7]下肢康复训练机器人的研究[D]. 夏昊昕.哈尔滨工程大学 2003
本文编号：2933824
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