本文關鍵詞： 上肢康復 4-RRRR 肩關節(jié)機構 保護裝置　出處：《廣東工業(yè)大學》2015年碩士論文　論文類型：學位論文

【摘要】：隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展和醫(yī)學科學的進步,腦卒中等傷病患者的死亡率明顯下降,而留有后遺癥和功能障礙的病人逐漸增多。同時人口老齡化進程加速也使老年性疾病和慢性病的發(fā)病率急劇上升,順應這一趨勢人們對醫(yī)療服務的要求不再局限于急救水平的高低,轉(zhuǎn)而更為重視功能的恢復。多數(shù)偏癱患者都需要一個系統(tǒng)、有序、連續(xù)且長期的康復過程,開發(fā)研究適合社區(qū)以及家用的上肢康復醫(yī)療設備成為了當前急需解決的問題。對于康復設備最重要的是安全性,本文的研究目的是開發(fā)一種肩關節(jié)康復訓練設備及保護裝置。本文首先調(diào)研分析了康復在醫(yī)學上的理論依據(jù),包括腦重塑理論和運動再學習理論,從人體仿生機理出發(fā),為康復機器人設計了一種4-RRRR肩關節(jié)機構。該肩關節(jié)機構設計應用于外骨骼上肢康復機器人,具有與人體肩關節(jié)相一致的活動空間。驅(qū)動方式選擇為氣動人工肌肉,氣動人工肌肉是一種體積小巧、柔軟、重量輕、工作簡單、容易控制的仿生學產(chǎn)品,它由壓縮空氣驅(qū)動作推拉動作,其過程就像人體的肌肉運動。使機構運動具有良好的柔順性,提高患者使用的舒適程度。由于氣動人工肌肉運動的非線性導致肩關節(jié)機構的運動范圍難以精確控制,對于醫(yī)療康復機器人而言最重要的是安全性。本文為4-RRRR肩關節(jié)機構設計了獨立的保護裝置,裝置的所有桿件零件均組裝在箱體之中使過量保護裝置外觀簡潔,方便安裝。氣動人工肌肉驅(qū)動為肩關節(jié)機構提供了柔性的運動,剛性的過量保護裝置可以精確的控制肩關節(jié)機構的活動范圍,軟件和硬件兩方面的安全措施防止對患者造成二次傷害。為了直觀的分析機構的運動效果同時防止因多次加工樣機造成資源的浪費,本文最后在SolidWorks中進行了完整的三維模型的構建,并裝配為虛擬樣機。使用SolidWlorks Motion插件對機構進行運動仿真,參照康復醫(yī)師訓練方案將仿真分為單輸入、雙輸入和復合運動三種情況,馬達曲線采用數(shù)據(jù)點擬合模擬氣動人工肌肉的非線性輸入,最后輸出運動數(shù)據(jù)和運動仿真動畫。將運動數(shù)據(jù)與人體肩關節(jié)數(shù)據(jù)相對比,機構運動范圍與人體肩關節(jié)運動范圍一致。仿真動畫直觀的展示運動效果,機構運動具有良好的運動柔順性。
[Abstract]:With the development of social economy and the progress of medical science, the mortality rate of patients with stroke and other injuries has decreased significantly. The number of patients with sequelae and dysfunction is increasing. Meanwhile, the accelerated aging of the population also leads to a sharp increase in the incidence of senile diseases and chronic diseases. To comply with this trend, the demand for medical services is no longer limited to the level of first aid, but more attention to functional recovery. Most hemiplegic patients need a systematic, orderly, continuous and long-term rehabilitation process. Developing and researching upper limb rehabilitation medical equipment suitable for community and household has become an urgent problem at present. The most important thing for rehabilitation equipment is safety. The purpose of this paper is to develop a kind of shoulder rehabilitation training equipment and protective device. Firstly, this paper investigates and analyzes the theoretical basis of rehabilitation in medicine, including brain remodeling theory and motor re-learning theory. Based on the biomimetic mechanism of human body, a 4-RRRR shoulder joint mechanism was designed for the rehabilitation robot, which was applied to the exoskeleton upper limb rehabilitation robot. Pneumatic artificial muscle is a bionic product with small volume, soft, light weight, simple work and easy control. It is driven by compressed air for push-pull action, its process is like the muscle movement of the human body. Because of the nonlinear movement of pneumatic artificial muscle, the range of motion of shoulder joint mechanism is difficult to control accurately. Safety is the most important thing for medical rehabilitation robot. In this paper, an independent protection device is designed for 4-RRRR shoulder joint mechanism. All the member parts of the device are assembled in the box to make the over-protective device simple and easy to install. The pneumatic artificial muscle drive provides flexible motion for the shoulder joint mechanism. Rigid overprotective device can accurately control the range of motion of the shoulder joint mechanism. Software and hardware safety measures to prevent secondary injury to patients. In order to intuitively analyze the movement effect of the mechanism and prevent the waste of resources caused by multiple prototyping. At the end of this paper, a complete 3D model is constructed in SolidWorks. SolidWlorks Motion plug-in is used to simulate the movement of the mechanism, and the simulation is divided into single input according to the training plan of rehabilitation doctors. In the case of double input and compound motion, the nonlinear input of pneumatic artificial muscle is simulated by the data point fitting of the motor curve. Finally, we output motion data and motion simulation animation. Compare motion data with human shoulder joint data, the range of mechanism motion is consistent with human shoulder motion range. Simulation animation intuitively shows the effect of motion. The mechanism motion has the good movement compliance.
【學位授予單位】：廣東工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TH789

【參考文獻】

相關期刊論文 前10條

1 韓玉坤;王立新;劉宏獻;李軍民;;20MN快鍛液壓機機架動力學分析[J];鍛壓裝備與制造技術;2010年04期

2 李菲;吳耀春;馮四平;;關于上肢康復機器人機構參數(shù)的研究[J];機電技術;2010年02期

3 王廣志,任宇鵬,季林紅,高小榕;機器人輔助運動神經(jīng)康復的研究現(xiàn)狀[J];機器人技術與應用;2004年04期

4 李會軍;宋愛國;;上肢康復訓練機器人的研究進展及前景[J];機器人技術與應用;2006年04期

5 潘禮正;宋愛國;徐國政;李會軍;崔建偉;徐寶國;;上肢康復機器人實時安全控制[J];機器人;2012年02期

6 孫海濤;李啟光;劉向權;郝靜如;;肢體康復機器人的主被動模式設計研究[J];制造業(yè)自動化;2012年08期

7 周玉林;劉磊;高峰;;3自由度球面并聯(lián)機構3-RRR靜力全解[J];機械工程學報;2008年06期

8 陶國良;謝建蔚;周洪;;氣動人工肌肉的發(fā)展趨勢與研究現(xiàn)狀[J];機械工程學報;2009年10期

9 聶鵬坤;楊華;趙曉峰;李軍;王光安;王舒;;中風患者Fugl-Meyer運動功能量表評價一致性檢驗[J];遼寧中醫(yī)雜志;2009年11期

10 金振林;崔冰艷;;機器人肩關節(jié)的動力學建模及伺服電機峰值預估[J];農(nóng)業(yè)工程學報;2011年08期

相關博士學位論文 前3條

1 江先志;驅(qū)動關節(jié)在康復機器人中的應用[D];華中科技大學;2011年

2 李研彪;新型6-DOF串并混聯(lián)擬人機械臂的性能分析與設計[D];燕山大學;2009年

3 張曉超;下肢康復訓練機器人關鍵技術研究[D];哈爾濱工程大學;2009年

相關碩士學位論文 前10條

1 扈世偉;基于OpenSceneGraph的上肢康復虛擬環(huán)境系統(tǒng)研究與設計[D];山東大學;2011年

2 呂超;上肢偏癱康復機器人研究[D];上海交通大學;2011年

3 李健;氣動人工肌肉驅(qū)動仿人肘關節(jié)的設計與控制[D];青島大學;2011年

4 胡宇川;偏癱上肢復合運動康復訓練機器人的研制[D];清華大學;2004年

5 任宇鵬;輔助上肢運動功能康復機器人的控制和評價系統(tǒng)研究[D];清華大學;2004年

6 戰(zhàn)麗娜;基于球面機構的肩關節(jié)的分析與設計[D];燕山大學;2005年

7 賴錫煌;基于ADAMS虛擬平臺的多關節(jié)機器人動力學分析[D];北方工業(yè)大學;2005年

8 矯杰;3-PPSR微動并聯(lián)機器人的研究[D];哈爾濱工業(yè)大學;2006年

9 洪熠;基于氣動人工肌肉仿人機械手臂肩關節(jié)的運動控制[D];上海交通大學;2009年

10 王禮根;應用于上肢康復機器人的虛擬環(huán)境系統(tǒng)開發(fā)[D];華中科技大學;2009年

，

本文編號：1488036