隨著社會(huì)的發(fā)展和人民生活水平的提高,下肢障礙人群在康復(fù)訓(xùn)練過程中,對所使用的下肢助力裝置的安全性、舒適性、柔順性等方面的要求也越來越高。下肢助力康復(fù)訓(xùn)練裝置作為一種具有輔助助力和醫(yī)療康復(fù)功能的機(jī)構(gòu),已經(jīng)成為國際機(jī)器人領(lǐng)域的一個(gè)研究熱點(diǎn),其研究有著十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。本課題所設(shè)計(jì)的氣動(dòng)助力機(jī)械腿,主要是針對下肢具有一定程度損傷或下肢乏力的人群而設(shè)計(jì)制作的,通過對人體髖關(guān)節(jié)、膝關(guān)節(jié)步態(tài)活動(dòng)的鍛煉,幫助大腿小腿屈伸肌肉力量的提高,從而達(dá)到康復(fù)人體下肢的目的。本文首先對人體步態(tài)特征及下肢助力康復(fù)訓(xùn)練進(jìn)行了分析,在此基礎(chǔ)上,提出了氣動(dòng)助力機(jī)械腿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的工作方式,并通過進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)分析,建立了機(jī)構(gòu)理論模型。以MATLAB/SIMULINK軟件對人體下肢足端的不同步態(tài)的運(yùn)動(dòng)軌跡的模擬,來進(jìn)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)仿真研究。根據(jù)氣動(dòng)肌肉的結(jié)構(gòu)特征和工作原理,進(jìn)行了氣動(dòng)肌肉的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與研制,并對其進(jìn)行了基本特性的實(shí)驗(yàn)研究,利用實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行了氣動(dòng)肌肉簡化模型的推導(dǎo)計(jì)算。對氣動(dòng)助力機(jī)械腿機(jī)構(gòu)進(jìn)行機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì),對機(jī)構(gòu)重要部件尺寸關(guān)節(jié)半徑進(jìn)行了詳細(xì)的理論分析和推導(dǎo)計(jì)算。研制了氣動(dòng)助力機(jī)械腿樣機(jī),進(jìn)行了開環(huán)實(shí)驗(yàn)研究,實(shí)驗(yàn)結(jié)... 

【文章來源】：哈爾濱工程大學(xué)黑龍江省 211工程院校

【文章頁數(shù)】：76 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

BLEEX下肢外骨骼它由背包式外架、金屬腿及相應(yīng)的液壓驅(qū)動(dòng)設(shè)備組成，機(jī)械系統(tǒng)采用了與類人形結(jié)構(gòu)相似的設(shè)計(jì)，背包式外架能夠使操縱者攜帶一定載荷，其有效

日本愛知世界博覽會(huì)的機(jī)器人展示會(huì)上，日本筑波大學(xué) (Tsukubauniversity)研究生櫻井建，穿上動(dòng)力套裝隊(duì)L一5(組合輔助腿，如圖1.2所示)以后，輕易地把一名成年女子抱起來。由三階義之教授研發(fā)的動(dòng)力套裝HAL一5后背裝有控制機(jī)構(gòu)，其中包括附在鞋底上、用來保持平衡的地面感應(yīng)器，這種動(dòng)力套裝可以幫助四肢無力的殘疾人和老年人l‘3一‘5]。櫻瓤巍籍盜贏象圖1.2機(jī)器人組合輔助腿HAL一5該機(jī)械外骨骼綁縛在人腿的兩側(cè)，利用貼在腿部皮膚上的EMG傳感器檢測肌肉的電流，控制電動(dòng)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)機(jī)械外骨骼運(yùn)動(dòng)以輔助腿部的動(dòng)作。背上的個(gè)人電腦控制系統(tǒng)和安裝在雙腿上的電機(jī)及減速機(jī)等機(jī)械結(jié)構(gòu)和骨架結(jié)構(gòu)總重約17kg，而計(jì)劃開發(fā)的HAL一6號機(jī)將做進(jìn)一步改進(jìn)，如采用小型輕量DC電機(jī)、將關(guān)節(jié)位置的機(jī)械結(jié)構(gòu)的減速機(jī)改用塑料齒輪等

力氣來搬運(yùn)病人，日本神奈川工科大學(xué)的Yamamoto教授在他1991年研制出的氣動(dòng)助力上肢的基礎(chǔ)上增加了腰部和腿部裝置，開發(fā)了一套獨(dú)立式的可穿著的助力外套 (wearbalcPowe;Assistsuit)[‘6一‘7]，如圖1.3所示。圖1.3身穿 wearbalepowerASSIStsuit[‘6一‘7J的護(hù)士該外套選用了微型氣泵、便攜式鎳錫電池和嵌入式微處理器使系統(tǒng)的動(dòng)力提供和控制系統(tǒng)極其小型化。整個(gè)裝置的金屬結(jié)構(gòu)由硬鋁合金加工而成，重約30公斤。肘部、腰部和膝部的關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)采用新式的可直接驅(qū)動(dòng)的旋轉(zhuǎn)位移式氣動(dòng)肌肉，肌肉力量信號的采集采用布置于上臂、大腿和腰部的肌肉硬度傳感器測得。微處理器在收到傳感器的輸出信號之后，計(jì)算出保持某個(gè)姿勢的所需的關(guān)節(jié)力矩，然后輸出控制信號給PWM驅(qū)動(dòng)電路，以驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)氣缸的動(dòng)作[ls]。為了方便體弱和行走不便的老人，擴(kuò)大他們的運(yùn)動(dòng)范圍和活動(dòng)能力，韓國西江大學(xué)研制了智能助行機(jī)器人 (IntelligentwalkingAssistiveRobot)，如圖1.4所示。韓國西江大學(xué)的智能助行機(jī)器人結(jié)構(gòu)上的顯著特點(diǎn)是整個(gè)裝置由兩個(gè)部分組成

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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