在我國,由腦卒中而導致患者出現(xiàn)肩關節(jié)半脫位以及肩關節(jié)運動功能障礙的現(xiàn)象,逐漸成為影響中老年人正常生活的普遍性問題。目前,針對人體上肢康復訓練裝置進行的研究與探索較多,而單獨針對肩關節(jié)康復訓練的裝置則較少。此外,這些裝置存在結構比較復雜、驅動設備數(shù)目較多、產品成本高以及不易控制等不足。本文以球面4R機構為主要研究對象,以近似剛體導引機構綜合和機構約束優(yōu)化的差分進化算法為主要研究手段,以實現(xiàn)預期的肩關節(jié)康復訓練運動規(guī)律為研究目的,完成了球面四桿式肩關節(jié)康復訓練裝置的結構設計及其運動學性能與力學特性的分析。首先,通過分析肩關節(jié)生理活動特性與球面4R機構結構特性,確定了機構構型,同時判定出兩者具有良好的契合性。其次,建立了球面4R機構運動學分析模型以及機構主支鏈與機構回路目標函數(shù)模型;同時,通過對機構各約束條件進行分類處理,確立了球面4R機構優(yōu)化綜合的差分進化算法。運用數(shù)值算例,驗證出模型正確可行且算法高效可靠;依據(jù)優(yōu)選所得位姿參數(shù),利用差分進化算法,以上述目標函數(shù)模型為適應度函數(shù),求出滿足肩關節(jié)康復訓練裝置運動功能需求的優(yōu)化尺寸參數(shù)。然后,以人機工程原理為設計準則,優(yōu)先對該裝置進行了總體布局,建立了人體坐姿和座椅模型。根據(jù)所得優(yōu)化參數(shù),進行結構化設計,先后建立了驅動機構、執(zhí)行機構、工作臺部分和總體裝配三維模型。最后,采用SolidWorks軟件驗證出裝置連桿點運動軌跡與預期運動規(guī)律基本吻合;運用ADAMS軟件對裝置進行了運動仿真及分析;利用ANSYS軟件對其中重要零部件進行了靜力學分析,驗證出裝置具良好的運動學與力學性能。本文設計的球面四桿式肩關節(jié)康復訓練裝置不僅具備結構簡單緊湊和運動精確性高等優(yōu)勢,而且具有良好的運動學性能和力學特性,能夠滿足給定的設計要求。因此,本課題研發(fā)單獨針對肩關節(jié)且結構簡單的康復訓練裝置,具有一定的理論參考與實際應用價值。
【學位單位】：重慶理工大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2018
【中圖分類】：TH789

【參考文獻】

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本文編號：2814534