在我國,由腦卒中而導(dǎo)致患者出現(xiàn)肩關(guān)節(jié)半脫位以及肩關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)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(duì)人體上肢康復(fù)訓(xùn)練裝置進(jìn)行的研究與探索較多,而單獨(dú)針對(duì)肩關(guān)節(jié)康復(fù)訓(xùn)練的裝置則較少。此外,這些裝置存在結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜、驅(qū)動(dòng)設(shè)備數(shù)目較多、產(chǎn)品成本高以及不易控制等不足。本文以球面4R機(jī)構(gòu)為主要研究對(duì)象,以近似剛體導(dǎo)引機(jī)構(gòu)綜合和機(jī)構(gòu)約束優(yōu)化的差分進(jìn)化算法為主要研究手段,以實(shí)現(xiàn)預(yù)期的肩關(guān)節(jié)康復(fù)訓(xùn)練運(yùn)動(dòng)規(guī)律為研究目的,完成了球面四桿式肩關(guān)節(jié)康復(fù)訓(xùn)練裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及其運(yùn)動(dòng)學(xué)性能與力學(xué)特性的分析。首先,通過分析肩關(guān)節(jié)生理活動(dòng)特性與球面4R機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)特性,確定了機(jī)構(gòu)構(gòu)型,同時(shí)判定出兩者具有良好的契合性。其次,建立了球面4R機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)學(xué)分析模型以及機(jī)構(gòu)主支鏈與機(jī)構(gòu)回路目標(biāo)函數(shù)模型;同時(shí),通過對(duì)機(jī)構(gòu)各約束條件進(jìn)行分類處理,確立了球面4R機(jī)構(gòu)優(yōu)化綜合的差分進(jìn)化算法。運(yùn)用數(shù)值算例,驗(yàn)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(jìn)化算法,以上述目標(biāo)函數(shù)模型為適應(yīng)度函數(shù),求出滿足肩關(guān)節(jié)康復(fù)訓(xùn)練裝置運(yùn)動(dòng)功能需求的優(yōu)化尺寸參數(shù)。然后,以人機(jī)工程原理為設(shè)計(jì)準(zhǔn)則,優(yōu)先對(duì)該裝置進(jìn)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(jìn)行結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì),先后建立了驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、工作臺(tái)部分和總體裝配三維模型。最后,采用SolidWorks軟件驗(yàn)證出裝置連桿點(diǎn)運(yùn)動(dòng)軌跡與預(yù)期運(yùn)動(dòng)規(guī)律基本吻合;運(yùn)用ADAMS軟件對(duì)裝置進(jìn)行了運(yùn)動(dòng)仿真及分析;利用ANSYS軟件對(duì)其中重要零部件進(jìn)行了靜力學(xué)分析,驗(yàn)證出裝置具良好的運(yùn)動(dòng)學(xué)與力學(xué)性能。本文設(shè)計(jì)的球面四桿式肩關(guān)節(jié)康復(fù)訓(xùn)練裝置不僅具備結(jié)構(gòu)簡單緊湊和運(yùn)動(dòng)精確性高等優(yōu)勢,而且具有良好的運(yùn)動(dòng)學(xué)性能和力學(xué)特性,能夠滿足給定的設(shè)計(jì)要求。因此,本課題研發(fā)單獨(dú)針對(duì)肩關(guān)節(jié)且結(jié)構(gòu)簡單的康復(fù)訓(xùn)練裝置,具有一定的理論參考與實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。
【學(xué)位單位】：重慶理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TH789

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2814534