被动式步态康复训练器的设计与研究

  康复训练器作为医疗机器人的一个重要分支，已经成为了国际机器人领域的一个研究热点，其研究有着重要意义。本课题所设计的被动式步态康复训练器是一种新型的康复医疗设备，主要是针对偏瘫、下肢有运动障碍的病人而专门研制的，突出对脚踝关节步态的康复训练，实现治疗目的。课题主要研究内容如下：根据人体在正常行走时的步态理论的研究，分析训练器的理论机构模型，并通过ADAMS软件建立其理论模型，以实现机械仿真及运动学仿真，从而得出机构模拟的脚踏板步态轨迹、脚步位姿等数据。分析所的仿真数据，通过ADAMS软件对训练器机构模型反复的试验仿真，找到适合下肢病人使用的机构模型。步态康复训练器采用Pro／e软件进行三维机械结构设计，实现对人体步态轨迹与脚步位姿的模拟，并且通过单片机实现控制系统设计，完成对训练时间、训练次数进行显示的控制板设计，采用直流无刷电机对其驱动，直流电机速度可调，以适应不同症状的下肢病人。此外，利用测力鞋垫和关节角度测量装置对人在康复训练器的训练进行实验研究，测量出人在被动行走时的脚底压力值和关节角度值，分析训练器带动人行走时的步态和下肢关节运动特征，讨论其设计的合理性。 

 

哈尔滨工程大学黑龙江省211工程院校

 

页数：82

 

【学位级别】：硕士

 

 

文章目录

摘要

Abstract

第1章 绪论

    1.1 引言

    1.2 康复机器人技术的国内外发展与研究现状

    1.3 课题来源及主要工作

        1.3.1 课题来源与研究意义

        1.3.2 课题的主要研究工作

第2章 步态康复原理及训练器工作原理

    2.1 引言

    2.2 步态康复原理

        2.2.1 康复训练器主动式与被动式的区别

        2.2.2 下肢步态康复训练的理论依据

        2.2.3 步态康复训练器步态轨迹依据

    2.3 步态康复训练器的工作原理

    2.4 本章小结

第3章 步态康复训练器机构运动学仿真

    3.1 引言

    3.2 ADAMS 软件介绍及建模方法

        3.2.1 ADAMS 软件介绍

        3.2.2 ADAMS 建模步骤

        3.2.3 ADAMS 软件模型功能

    3.3 被动式步态康复训练器机构模型的建立

        3.3.1 建立被动式步态康复训练器模型的目的

        3.3.2 模型的建立

    3.4 曲柄摇杆机构的运动学仿真

        3.4.1 脚踏板步态轨迹的产生

        3.4.2 摇杆尺寸变化对步态轨迹的影响

        3.4.3 曲柄尺寸变化对步态轨迹的影响

        3.4.4 连杆尺寸变化对步态轨迹的影响

        3.4.5 步态康复训练器的步态轨迹

    3.5 步态康复训练器滑块机构运动学仿真

        3.5.1 滑块机构模型建立

        3.5.2 滑块机构姿态仿真

        3.5.3 脚踏板运动学分析

    3.6 本章小结

第4章 步态康复训练器样机研制

    4.1 引言

    4.2 步态康复训练的设计要求及总体方案

        4.2.1 步态康复训练器设计要求

        4.2.2 步态康复训练器的总体方案

    4.3 步态康复训练器的结构设计

        4.3.1 步态康复训练器的主体设计

        4.3.2 步态康复训练器驱动机构的设计

        4.3.3 机构各连接关节

        4.3.4 脚踏板位姿实现

    4.4 控制系统的研制

        4.4.1 控制系统总体方案

        4.4.2 电机驱动器的应用

    4.5 本章小结

第5章 实验

    5.1 引言

    5.2 实验研究

        5.2.1 速度测试

        5.2.2 步行周期测量

        5.2.3 步态康复训练器各时刻脚踏板位姿

        5.2.4 下肢各关节角度的测量

        5.2.5 承载能力实验

    5.3 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果

致谢

 

参考文献

 

期刊论文

 

[1]AT89C51单片机在电话远程控制器中的应用[J]. 李雪梅,李秋红.  现代电子技术. 2006(20)

[2]AT89C51单片机双机并行通讯设计[J]. 孙锦歆,纪春明.  电脑知识与技术. 2006(26)

[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]基于组件的虚拟原型下的多体动力学仿真研究[J]. 王颋,丁国富,张卫华,闫开印,许明恒.  系统仿真学报. 2006(03)

[5]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)

[6]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)

[7]虚拟样机技术及ADAMS[J]. 王成,王效岳.  机械工程与自动化. 2004(06)

[8]机器人辅助神经康复训练的研究进展[J]. 毕胜,季林红,纪树荣.  中国康复医学杂志. 2004(12)

[9]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)

[10]中风后遗症治疗体会[J]. 刘向哲.  中国医药学报. 2004(03)