康复助力器的设计研究

发布时间：2017-09-20 02:15

  本文关键词：康复助力器的设计研究

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【摘要】：随着科技的不断发展，机动车数量的激增导致了交通事故频频发生；再加上人口老龄化趋势的日益严峻，这些都不可避免的扩大了肢体偏瘫患者的数量。从而针对解决肢体损伤患者的康复治疗和行动不便的难题就显得尤为重要。当然，早期的医学治疗是非常重要的，但是科学、有效的日常康复训练对于患者肢体运动功能的恢复和改善、防止肌肉萎缩等方面起着不可或缺的作用。目前大多采用人力方式对行动不便的患者进行位置上的移动，临床上也是采用人工理疗方法对患者进行康复训练。这些方式一方面可能导致患者受到二次伤害，另一方面，长时间会使护理人员消耗大量的体力，而且理疗师也会产生疲倦，治疗效率很低。鉴于人工方式存在的缺陷以及为了满足护理人员和患者的双重需求，本文设计研究一种可实现下肢的康复训练，以及辅助护理人员便捷移动患者这样双功能的轻便式康复助力器。 通过对下肢康复训练器的国内外研究现状进行分析，掌握并提出了康复助力器的基本研究方法。以人机工程学理论为基础，结合康复医学的相关知识，对康复助力器进行了总体结构设计。运用SolidWorks软件对康复助力器进行三维建模，阐述了其工作原理。 以弹性梁理论为基础，对主要承载构件吊臂梁进行计算分析，并以ANSYS有限元分析软件为工具对康复助力器吊臂梁进行强度、刚度分析校核，验证了所设计的吊臂梁截面形状、尺寸的合理性。 运用ADAMS机械系统动力学仿真软件，对康复助力器进行运动学仿真分析。分析结果表明下，下肢康复训练机构在运行当中比较平稳，，而且髋关节与膝关节的角度变化都在合理的关节活动范围之内，不会对患者造成伤害，符合设计要求。
【关键词】：康复助力器 ANSYS 康复训练 仿真分析 ADAMS
【学位授予单位】：大连工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TH789
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第一章 绪论9-17
• 1.1 课题的研究目的及意义9-10
• 1.2 康复机器人的国内外发展现状10-15
• 1.2.1 国外发展状况10-13
• 1.2.2 国内发展状况13-15
• 1.3 课题主要研究内容15-17
• 第二章 康复助力器的总体方案设计17-25
• 2.1 康复助力器的设计要求及原则17-18
• 2.2 康复助力器的设计指标18
• 2.3 康复助力器的总体结构设计18-24
• 2.3.1 功能原理简介19-20
• 2.3.2 实现升降功能机构正确性的验证20-21
• 2.3.3 下肢康复训练的人机模型验证21-24
• 2.4 本章小结24-25
• 第三章 主要零部件及驱动、传动方案的选择计算25-50
• 3.1 吊臂梁截面形状及截面面积的选择计算25-32
• 3.1.1 设计分析25-26
• 3.1.2 中间铰接位置的确定26
• 3.1.3 力学分析及计算26-29
• 3.1.3.1 列平衡方程求支反力27
• 3.1.3.2 建立剪力方程和弯矩方程27-28
• 3.1.3.3 绘制弯矩图、剪力图28-29
• 3.1.4 截面的选择计算29-31
• 3.1.5 吊臂梁模型的建立31-32
• 3.1.5.1 建模软件简介31
• 3.1.5.2 吊臂建模流程31-32
• 3.2 人体测量学对支架部分的设计要求32-35
• 3.2.1 力学分析33-35
• 3.3 腿部支撑部分的设计及三维造型35
• 3.4 电动推杆的选择计算35-37
• 3.4.1 电动推杆介绍35-36
• 3.4.2 电动推杆的计算及选型36-37
• 3.5 各铰接位置处销轴的选择和强度计算37-38
• 3.6 下肢康复训练系统驱动方案的选择38-40
• 3.7 传动方案的选择及计算40-48
• 3.7.1 同步带的设计计算40-46
• 3.7.2 末端传动轴的设计计算46-48
• 3.8 下肢训练机构的建模、装配及功能原理详解48-49
• 3.9 本章小结49-50
• 第四章 基于 ANSYS 吊臂梁的强度、刚度分析校核50-62
• 4.1 ANSYS 软件介绍50-52
• 4.2 吊臂梁的有限元分析过程52-61
• 4.2.1 定义工作文件名及工作标题52
• 4.2.2 基本模型的建立52-53
• 4.2.3 单元类型的选择53
• 4.2.4 定义材料属性53
• 4.2.5 定义单元截面53-54
• 4.2.6 划分网格54-55
• 4.2.7 施加载荷及约束处理55-56
• 4.2.8 求解56
• 4.2.9 计算结果处理及分析56-61
• 4.2.9.1 强度校核56-58
• 4.2.9.2 刚度校核及变形分析58-59
• 4.2.9.3 ANSYS 下的弯矩图、剪力图显示59-61
• 4.3 本章小结61-62
• 第五章 康复训练人机模型的运动学仿真分析62-68
• 5.1 ADAMS 软件介绍62
• 5.2 ADAMS 中的运动学仿真分析62-67
• 5.2.1 前处理64-65
• 5.2.2 仿真结构分析65-67
• 5.3 本章小结67-68
• 第六章 结论与展望68-69
• 参考文献69-71
• 致谢71

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