本文選題：坐姿康復機器人　切入點：肢體協(xié)調(diào)訓練　出處：《合肥工業(yè)大學》2015年碩士論文　論文類型：學位論文

【摘要】：近年來,由生理機能衰退、中風偏癱、脊髓損傷等原因?qū)е碌闹w運動功能障礙的患者數(shù)量越來越多,通過簡單的醫(yī)療設備或人工康復護理對其進行康復治療,已經(jīng)遠不能滿足他們的需求�？祻蜋C器人不僅能減輕護理人員工作強度、保證患者康復訓練強度和效率,而且能客觀的評價患者的康復效果,因而得到了廣泛關注,具有廣闊的研究和應用前景。本論文在分析國內(nèi)外康復機器人領域研究現(xiàn)狀的基礎上,依據(jù)運動康復機理,研制了一種基于坐姿的具有肢體協(xié)調(diào)訓練功能的新型康復機器人,具體進行了如下工作： 文章分析了人體上下肢生理結構、肢體主要關節(jié)活動度,以及人體正常行走時上下肢的協(xié)調(diào)規(guī)律和運動軌跡,提出了康復機器人的設計要求。通過設計試驗探求了坐姿狀態(tài)下滿足設計要求的肢體運動規(guī)律。在此基礎上創(chuàng)新設計出七連桿變胞機構作為肢體協(xié)調(diào)訓練機構,通過改變機構的自由度和工作位置來改變機構運動參數(shù),實現(xiàn)康復訓練軌跡位置和幅度的可調(diào)節(jié),并利用Pro/E軟件設計了康復機器人的虛擬樣機。 對康復訓練機構進行正逆運動學分析,推導出機構末端的正逆運動學方程。利用Matlab/SimMechanics建立相應的仿真模型,進行了運動學的正逆分析驗證,得出了機器人的工作空間,為機器人運動控制和規(guī)劃打下了基礎。 本文研究了康復訓練機構工作位置的確定方法。針對不同身高的患者,建立患者與康復訓練機構的人機模型,通過模型仿真得出患者的各個肢體關節(jié)活動曲線和數(shù)據(jù)來確定康復機器人工作位置。針對不同幅度的訓練,采用優(yōu)化設計的方法確定康復機器人的工作位置。 文章最后研制出了康復機器人樣機,并進行了肢體協(xié)調(diào)訓練功能實驗、實現(xiàn)規(guī)劃訓練幅度功能實驗、機構自動調(diào)節(jié)功能實驗。實驗結果表明,機器人能夠滿足不同患者的上下肢協(xié)調(diào)訓練康復需求。
[Abstract]:In recent years, the number of patients with motor dysfunction caused by physiological decline, apoplexy hemiplegia, spinal cord injury and other reasons is increasing. Rehabilitation treatment is carried out through simple medical equipment or artificial rehabilitation nursing. Rehabilitation robot can not only reduce the working intensity of nursing staff, guarantee the intensity and efficiency of rehabilitation training, but also objectively evaluate the rehabilitation effect of patients. Based on the analysis of the present research situation in the field of rehabilitation robots both at home and abroad and on the basis of the mechanism of motor rehabilitation, a new rehabilitation robot with coordinated training function of limbs is developed based on sitting posture. The following work has been carried out:. The physiological structure of the upper and lower extremities, the range of motion of the main joints of the limbs, the coordination law and the movement track of the upper and lower limbs during the normal walking of the human body were analyzed in this paper. In this paper, the design requirements of rehabilitation robot are put forward, and the rules of limb motion in sitting posture are explored through design experiments. On the basis of this, a seven-link variable cell mechanism is designed as a coordinated limb training institution. By changing the degree of freedom and the working position of the mechanism, the kinematic parameters of the mechanism can be changed, and the position and amplitude of the rehabilitation training track can be adjusted. The virtual prototype of the rehabilitation robot is designed by using Pro/E software. The forward and inverse kinematics equations at the end of the rehabilitation training institution are analyzed, and the corresponding simulation model is established by using Matlab/SimMechanics. The kinematics analysis and inverse analysis are carried out, and the workspace of the robot is obtained. It lays the foundation for robot motion control and planning. In this paper, the method of determining the working position of rehabilitation training institutions is studied. A man-machine model of patients and rehabilitation training institutions is established for patients with different heights. The working position of rehabilitation robot is determined by model simulation, and the optimal design method is used to determine the working position of rehabilitation robot. Finally, the prototype of rehabilitation robot is developed, and the function experiment of limb coordination training is carried out, which realizes the function experiment of planning training amplitude and automatic regulation of mechanism. The experimental results show that, The robot can meet the rehabilitation needs of different patients with coordinated training of upper and lower limbs.
【學位授予單位】：合肥工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：R49;TP242

【參考文獻】

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本文編號：1571684