本文關(guān)鍵詞：下肢康復(fù)助行器械的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與仿真分析，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：本文針對(duì)下肢截癱患者設(shè)計(jì)了一種步態(tài)高度仿真的下肢康復(fù)助行器械,可以幫助下肢截癱患者進(jìn)行直立行走,防止肌肉萎縮。 通過查閱國內(nèi)外相關(guān)資料文獻(xiàn),在了解國內(nèi)外下肢康復(fù)器械的關(guān)鍵技術(shù)以及發(fā)展現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上,針對(duì)現(xiàn)有的下肢康復(fù)器械造價(jià)昂貴或者功能有限的現(xiàn)狀,本文提出了一種結(jié)構(gòu)簡單、控制方便、步態(tài)準(zhǔn)確的民用下肢康復(fù)器械設(shè)計(jì)方案。 首先,本文對(duì)人體下肢的運(yùn)動(dòng)步態(tài)進(jìn)行了研究,提出了運(yùn)用連桿機(jī)構(gòu)再現(xiàn)髖關(guān)節(jié)和膝關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)規(guī)律的方案。結(jié)合方案,采用了連桿機(jī)構(gòu)尺度綜合的方法進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算,利用MATLAB編程語言建立了平面四桿機(jī)構(gòu)的數(shù)值圖譜庫,并結(jié)合模糊識(shí)別提取出了多組可實(shí)現(xiàn)其運(yùn)動(dòng)的桿組,經(jīng)進(jìn)一步優(yōu)化確定了機(jī)構(gòu)各桿尺寸。 在得出設(shè)計(jì)尺寸的基礎(chǔ)上,對(duì)腿部機(jī)構(gòu)零件進(jìn)行了總體布局,利用SolidWorks三維建模軟件對(duì)各腿部機(jī)構(gòu)零件進(jìn)行建模并完成了整體裝配,并針對(duì)設(shè)計(jì)的腿部機(jī)構(gòu)提出了兩種助行方案和各自對(duì)應(yīng)的控制策略。 最后,本文采用虛擬樣機(jī)技術(shù)在ADAMS中針對(duì)單腿助行機(jī)構(gòu)進(jìn)行了運(yùn)動(dòng)學(xué)與動(dòng)力學(xué)驗(yàn)證,分析了整個(gè)運(yùn)動(dòng)周期腿部機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)學(xué)性能、擺動(dòng)期人機(jī)系統(tǒng)電機(jī)轉(zhuǎn)矩情況以及擺動(dòng)期腿部機(jī)構(gòu)對(duì)人腿的作用力情況。由仿真結(jié)果可以看出,本文所設(shè)計(jì)的下肢康復(fù)助行器械具有較高的運(yùn)動(dòng)精度和安全性。
【關(guān)鍵詞】：康復(fù)助行器械 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 連桿機(jī)構(gòu)尺度綜合 仿真分析
【學(xué)位授予單位】：南京理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：TH789
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-7
• 1 緒論7-15
• 1.1 研究背景及意義7-8
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)8-12
• 1.2.1 國外研發(fā)概況8-10
• 1.2.2 國內(nèi)發(fā)展概況10-12
• 1.3 下肢康復(fù)器械的技術(shù)難點(diǎn)分析12-13
• 1.4 課題的主要研究工作13-15
• 2 總體方案15-21
• 2.1 人體步態(tài)研究15-17
• 2.1.1 人體步態(tài)特征分析15-16
• 2.1.2 人體步態(tài)軌跡分析16-17
• 2.2 下肢康復(fù)器械的設(shè)計(jì)方案17-20
• 2.2.1 下肢康復(fù)器械的設(shè)計(jì)要求17-18
• 2.2.2 康復(fù)器械的方案選擇18-20
• 2.2.3 驅(qū)動(dòng)方式的選擇20
• 2.3 本章小結(jié)20-21
• 3 基于機(jī)構(gòu)尺度綜合方法的仿生關(guān)節(jié)設(shè)計(jì)21-37
• 3.1 連桿機(jī)構(gòu)尺度綜合的現(xiàn)狀概述21-22
• 3.2 建立四桿機(jī)構(gòu)數(shù)值圖譜庫22-26
• 3.2.1 特征參數(shù)的提取22-23
• 3.2.2 平面四桿機(jī)構(gòu)的數(shù)學(xué)模型及諧波分析23-25
• 3.2.3 建立四桿機(jī)構(gòu)基本尺寸型及數(shù)值圖譜庫25-26
• 3.3 髖關(guān)節(jié)實(shí)現(xiàn)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算26-33
• 3.3.1 提取髖關(guān)節(jié)角度函數(shù)的特征參數(shù)26-27
• 3.3.2 模糊識(shí)別確定最貼近的基本尺寸型27-29
• 3.3.3 優(yōu)化所得基本尺寸型29-33
• 3.4 膝關(guān)節(jié)實(shí)現(xiàn)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算33-36
• 3.4.1 膝關(guān)節(jié)實(shí)現(xiàn)機(jī)構(gòu)的原理33
• 3.4.2 設(shè)計(jì)計(jì)算33-36
• 3.5 本章小結(jié)36-37
• 4 下肢康復(fù)器械的設(shè)計(jì)37-48
• 4.1 人體尺寸參數(shù)確定37-38
• 4.2 材料的選擇38
• 4.3 腿部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)38-41
• 4.3.1 髖關(guān)節(jié)與膝關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)38-40
• 4.3.2 踝關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)40-41
• 4.4 電機(jī)選擇41-43
• 4.4.1 電機(jī)參數(shù)的確定41-42
• 4.4.2 電機(jī)類型的選擇42-43
• 4.5 助行方案與控制系統(tǒng)概述43-47
• 4.5.1 人機(jī)-跑步機(jī)系統(tǒng)43-44
• 4.5.2 人機(jī)-減重車系統(tǒng)44-47
• 4.6 本章小結(jié)47-48
• 5 單腿助行模型的分析與仿真48-60
• 5.1 運(yùn)動(dòng)學(xué)與動(dòng)力學(xué)模型48-53
• 5.1.1 助行機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)學(xué)模型48-50
• 5.1.2 人腿的動(dòng)力學(xué)模型50-51
• 5.1.3 助行機(jī)構(gòu)的動(dòng)力學(xué)模型51-52
• 5.1.4 人機(jī)系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)模型52-53
• 5.2 基于虛擬樣機(jī)技術(shù)的人機(jī)系統(tǒng)仿真分析53-59
• 5.2.1 虛擬樣機(jī)技術(shù)概述53
• 5.2.2 下肢康復(fù)助行機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真53-56
• 5.2.3 人腿模型建模56-57
• 5.2.4 人機(jī)系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)仿真57-59
• 5.3 本章小結(jié)59-60
• 6 總結(jié)與展望60-62
• 6.1 本文研究的主要成果60
• 6.2 展望60-62
• 致謝62-63
• 參考文獻(xiàn)63-66

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：326162