近年來,外骨骼機器人成為機器人領域的研究熱點,外骨骼機器人技術的進步給康復訓練帶來了新的可能。該文章主要研究的是面向腦卒中偏癱病人的下肢康復外骨骼機器人,并為其設計了配套的康復訓練運動方案。首先,文章根據(jù)人體下肢的生理結(jié)構對下肢康復外骨骼進行了結(jié)構設計,選定了驅(qū)動方案,建立了三維虛擬樣機模型。利用ANSYS軟件對外骨骼進行了力學性能的驗證,并進行了結(jié)構優(yōu)化,以確保外骨骼使用上的安全性。其次,文章對外骨骼的運動學和動力學模型進行了探討。文章建立了下肢外骨骼的正、逆運動學理論模型,并在MATLAB軟件中進行了仿真驗證;研究了下肢外骨骼的逆動力學理論模型,并通過拉格朗日法進行了數(shù)學建模;利用ADAMS多體動力學仿真軟件中對前文建立的外骨骼運動學、動力學模型進行了仿真驗證,為下文的控制系統(tǒng)的設計、康復訓練運動軌跡的規(guī)劃打下了基礎。最后,文章確立了外骨骼的控制方案,并為腦卒中偏癱患者設計了基于外骨骼的康復訓練運動,重點對屈曲抬腿訓練進行了軌跡規(guī)劃,并在ADAMS中驗證了設計的合理性。另外,本文對前文設計的下肢康復外骨骼的康復性能進行了仿真,通過對比分析患病步態(tài)、正常步態(tài)、患者穿戴外骨骼步態(tài)三種運... 

【文章來源】：浙江大學浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：127 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

外骨骼機器人HAL-5

浙江大學碩士學位論文第1章緒論3以色列埃爾格醫(yī)學技術有限公司研發(fā)了助行外骨骼機器人Rewalk，它是由癱瘓患者阿米特博士主導研發(fā)的，如圖1-2所示。它總重18kg，運動速度1km/h，可連續(xù)工作8h，整個外骨骼通過直流伺服電機驅(qū)動，不僅可以幫助下肢麻痹患者站立、行走，還可以用于爬樓或室外活動。研究證明Rewalk可以有效降低患者的疼痛，提高有氧代謝水平，幫助患者重拾康復信心。2012年，Rewalk個人版通過了歐盟CE認證，2014年，Rewalk通過了美國食品和藥品管理局（FDA）認證。圖1-1外骨骼機器人HAL-5圖1-2外骨骼機器人RewalkHocoma醫(yī)療公司與蘇黎世Balgrist大學共同研發(fā)了Lokomat下肢康復外骨骼機器人，如圖1-3所示。它由減重裝置、下肢康復外骨骼和運動平臺三部分構成，可以對人體下肢的活動進行控制并且實時記錄使用者在康復訓練中各部位的受力情況，幫助患者與醫(yī)師更直觀地了解下肢恢復狀況[9-11]。但是Lokomat的價格十分昂貴，只有少數(shù)康復機構有能力購買，而且由于技術保密，它的后期維護十分麻煩。目前Lokomat的進一步研究和改進還在繼續(xù)，其結(jié)構和控制策略還在不斷調(diào)整完善。

浙江大學碩士學位論文第1章緒論4圖1-3Lokomat下肢康復外骨骼機器人1.2.2國內(nèi)研究現(xiàn)狀國內(nèi)外骨骼的研發(fā)雖然起步較晚，但也有了不少成果，其中浙江大學、哈爾濱工程大學、清華大學、上海交通大學等單位都在外骨骼研究領域有了一些成果積累。浙江大學的陳鷹、楊燦軍團隊對下肢康復助力外骨骼進行了研究，目前已經(jīng)研發(fā)了下肢康復步行外骨骼、下肢輪椅式外骨骼等外骨骼機器人。其中，下肢步行外骨骼采用了三個運動旋轉(zhuǎn)副，并用銷軸方式來具體實現(xiàn)，如圖1-4所示。圖1-4浙江大學下肢外骨骼機器人

【參考文獻】：
期刊論文
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博士論文
[1]助力型人體下肢外骨骼理論分析與實驗研究[D]. 李楊.南京理工大學 2017

碩士論文
[1]穿戴式人體下肢康復機構設計與分析[D]. 賀鑫.西安理工大學 2019
[2]外骨骼下肢康復機器人的機理及試驗研究[D]. 劉文龍.佳木斯大學 2018
[3]下肢外骨骼助力機器人結(jié)構設計與仿真分析[D]. 陳樹洋.江蘇大學 2018
[4]下肢外骨骼機器人人機運動學與靜力學研究[D]. 段啟超.西安工業(yè)大學 2015
[5]下肢外骨骼康復機器人助力模式控制策略研究[D]. 張元春.河北工業(yè)大學 2014
[6]中國正常成人步行時空參數(shù)研究及其臨床應用[D]. 李香平.第三軍醫(yī)大學 2012
[7]穿戴式下肢外骨骼機構分析與設計[D]. 尹軍茂.北京工業(yè)大學 2010



本文編號：3322123