一种椭圆轨迹可调下肢康复机器人的设计与分析

发布时间：2023-11-12 15:50

　　由于人口老龄化、疾病、灾难等原因,肢体运动功能障碍患者越来越多。康复机器人是治疗此类患者的有效方法之一。本文在研究了人体正常步态规律的基础上,设计了一款训练轨迹为椭圆的下肢康复机器人。该机器人训练轨迹的大小和方位可调,以满足不同患者或同一患者在不同时期的康复需求。本文的主要研究内容如下:首先,根据下肢步态运动规律确定了康复机器人的总体设计方案。在了解了人体下肢结构特征的基础上,设计试验探索人体正常步态运动的规律。试验结果表明:人体直立行走和坐姿蹬腿的步态轨迹都为类椭圆,但是轨迹的大小和方位不同。据此对椭圆轨迹可调下肢康复机器人的运动轨迹进行规划,提出椭圆轨迹可调下肢康复机器人的设计要求。通过对比分析多个方案确定以行星椭圆机构为主的总体设计方案,并对人机模型进行分析,得出影响关节角度的因素。其次,设计了椭圆轨迹可调下肢康复机器人的机械部分。椭圆轨迹可调下肢康复机器人主要由动力机构、传动机构和执行机构以及机架组成。重点描述了传动机构——椭圆行星机构的设计,包括曲柄与齿轮的设计。曲柄设计成可变机构,通过改变曲柄与行星架共线的位置来改变椭圆训练轨迹的方位,通过改变曲柄的长度来改变椭圆训练轨迹的...

【文章页数】：88 页

【学位级别】：硕士

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致谢
摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 课题来源
    1.2 课题的研究背景及意义
        1.2.1 研究背景
        1.2.2 研究意义
    1.3 国内外研究现状
        1.3.1 国外研究现状
        1.3.2 国内研究现状
    1.4 现状总结
    1.5 主要研究内容
第二章 椭圆轨迹可调下肢康复机器人总体方案设计
    2.1 引言
    2.2 人体下肢结构特点
        2.2.1 人体三维空间坐标系
        2.2.2 人体下肢解剖结构
        2.2.3 人体下肢尺寸
        2.2.4 人体步态特征
    2.3 人体步态运动轨迹探索
        2.3.1 人体步态轨迹数据采集
        2.3.2 人体步态规律分析
    2.4 康复机器人运动轨迹规划
    2.5 人体下肢刚体模型简化
    2.6 椭圆轨迹可调下肢康复机器人总体方案
        2.6.1 设计要求
        2.6.2 总体方案
        2.6.3 椭圆轨迹的证明
    2.7 人机模型分析
        2.7.1 数学模型的建立
        2.7.2 关节角度求解
    2.8 本章小结
第三章 椭圆轨迹可调下肢康复机器人的机构设计
    3.1 引言
    3.2 整体布局
    3.3 椭圆行星机构的设计
        3.3.1 椭圆行星机构的组成
        3.3.2 曲柄的设计
        3.3.3 齿轮的设计
    3.4 机架的设计
    3.5 脚踏机构的设计
    3.6 动力机构的选型
        3.6.1 电机的选型
        3.6.2 减速器的选型
    3.7 本章小结
第四章 椭圆轨迹可调下肢康复机器人的仿真与分析
    4.1 引言
    4.2 仿真模型的建立
    4.3 仿真方案的制定
    4.4 仿真试验及结果分析
        4.4.1 仿真过程
        4.4.2 仿真结果
        4.4.3 结果分析
    4.5 本章小结
第五章 椭圆轨迹可调下肢康复机器人的样机制作及试验
    5.1 引言
    5.2 样机的制作
    5.3 样机试验
        5.3.1 样机试验方案的制定
        5.3.2 试验的进行
        5.3.4 试验结果与数据分析
    5.4 本章小结
第六章 总结与展望
    6.1 总结
    6.2 展望
参考文献
攻读硕士学位期间的学术活动及成果情况



本文编号：3863464