目前,下肢損傷患者對(duì)康復(fù)外骨骼的需求日益增加,但市場(chǎng)上的下肢康復(fù)外骨骼售價(jià)高昂,且存在自重大、柔順性不佳等缺點(diǎn),難以滿足康復(fù)人群的需求。針對(duì)上述現(xiàn)狀,在對(duì)人體下肢功能研究的基礎(chǔ)上,設(shè)計(jì)了一套用于下肢單側(cè)康復(fù)的柔性外骨骼系統(tǒng)。該外骨骼通過(guò)帶有氣囊的固定器與使用者的腰部、大腿和小腿結(jié)合,采用拮抗布置的氣動(dòng)人工肌肉進(jìn)行驅(qū)動(dòng),通過(guò)連接件和固定器將人工肌肉收縮產(chǎn)生的拉力作用到人體下肢,從而轉(zhuǎn)化為輔助關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)的力矩,可以對(duì)具有一定步行能力的患者的髖關(guān)節(jié)和膝關(guān)節(jié)的屈伸運(yùn)動(dòng)進(jìn)行助力。通過(guò)實(shí)驗(yàn)的方式對(duì)雙根并聯(lián)氣動(dòng)人工肌肉的靜態(tài)特性與動(dòng)態(tài)特性進(jìn)行了研究。對(duì)靜態(tài)特性的分析著重于對(duì)其等壓特性和等張?zhí)匦缘姆治?對(duì)動(dòng)態(tài)特性的分析則從系統(tǒng)硬件配置和控制算法兩方面出發(fā),研究驅(qū)動(dòng)氣壓、負(fù)載、電磁閥配置方式對(duì)人工肌肉動(dòng)態(tài)特性的影響,并研究了傳統(tǒng)PID算法和模糊自適應(yīng)PID算法對(duì)階躍信號(hào)和正弦信號(hào)的響應(yīng)情況,為人工肌肉在外骨骼中的應(yīng)用提供依據(jù)。通過(guò)運(yùn)動(dòng)學(xué)分析,建立了各組人工肌肉的長(zhǎng)度、助力力臂和各關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)角之間的運(yùn)動(dòng)學(xué)模型,通過(guò)基于拉格朗日動(dòng)力學(xué)方法的分析,可得到下肢髖關(guān)節(jié)和膝關(guān)節(jié)的驅(qū)動(dòng)力矩模型。在運(yùn)動(dòng)學(xué)模型和動(dòng)力學(xué)模型的基... 

【文章來(lái)源】：東南大學(xué)江蘇省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁(yè)數(shù)】：83 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 研究背景
    1.2 國(guó)內(nèi)外下肢外骨骼研究現(xiàn)狀
        1.2.1 國(guó)外研究現(xiàn)狀
        1.2.2 國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀
    1.3 論文研究?jī)?nèi)容
第二章 下肢康復(fù)外骨骼結(jié)構(gòu)研究
    2.1 人體下肢分析
        2.1.1 下肢功能解剖學(xué)分析
        2.1.2 下肢步行運(yùn)動(dòng)分析
    2.2 下肢康復(fù)外骨骼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
        2.2.1 外骨骼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求
        2.2.2 康復(fù)自由度分配
        2.2.3 外骨骼總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
        2.2.4 人工肌肉交叉布置方案選擇
        2.2.5 外骨骼的可調(diào)節(jié)性
    2.3 固定器受力分析
    2.4 部件強(qiáng)度校核
    2.5 本章小結(jié)
第三章 氣動(dòng)人工肌肉系統(tǒng)特性研究
    3.1 人工肌肉實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)
        3.1.1 McKibben型氣動(dòng)人工肌肉
        3.1.2 實(shí)驗(yàn)平臺(tái)設(shè)計(jì)
    3.2 人工肌肉靜態(tài)特性研究
        3.2.1 等壓特性
        3.2.2 等張?zhí)匦?br>    3.3 人工肌肉動(dòng)態(tài)特性研究
        3.3.1 系統(tǒng)硬件配置對(duì)動(dòng)態(tài)特性的影響
        3.3.2 控制算法對(duì)動(dòng)態(tài)特性的影響
    3.4 本章小結(jié)
第四章 下肢康復(fù)外骨骼運(yùn)動(dòng)學(xué)與動(dòng)力學(xué)分析
    4.1 下肢康復(fù)外骨骼運(yùn)動(dòng)學(xué)建模
    4.2 下肢康復(fù)外骨骼動(dòng)力學(xué)建模
        4.2.1 拉格朗日方程
        4.2.2 外骨骼動(dòng)力學(xué)模型建立
    4.3 人工肌肉連接點(diǎn)位置布置
        4.3.1 髖關(guān)節(jié)前后側(cè)人工肌肉的布置
        4.3.2 膝關(guān)節(jié)前后側(cè)人工肌肉的布置
    4.4 膝關(guān)節(jié)后側(cè)人工肌肉分離型布置方案分析
    4.5 本章小結(jié)
第五章 下肢康復(fù)外骨骼控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
    5.1 系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)
    5.2 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)
        5.2.1 姿態(tài)測(cè)量模塊設(shè)計(jì)
        5.2.2 足底力測(cè)量模塊設(shè)計(jì)
        5.2.3 肌電采集模塊設(shè)計(jì)
        5.2.4 氣動(dòng)閥的選擇
        5.2.5 傳感器的選擇
        5.2.6 主控板設(shè)計(jì)
    5.3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)
        5.3.1 下位機(jī)軟件設(shè)計(jì)
        5.3.2 上位機(jī)軟件設(shè)計(jì)
    5.4 系統(tǒng)控制策略設(shè)計(jì)
        5.4.1 PID算法的介紹
        5.4.2 控制策略的設(shè)計(jì)
        5.4.3 模糊自適應(yīng)PID控制器的設(shè)計(jì)
    5.5 本章小結(jié)
第六章 下肢康復(fù)外骨骼實(shí)驗(yàn)研究
    6.1 樣機(jī)測(cè)試平臺(tái)搭建
    6.2 姿態(tài)測(cè)量節(jié)點(diǎn)測(cè)試
    6.3 外骨骼助力效果測(cè)試
    6.4 本章小結(jié)
第七章 總結(jié)與展望
    7.1 研究工作總結(jié)
    7.2 未來(lái)工作展望
致謝
參考文獻(xiàn)
作者簡(jiǎn)介


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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[2]基于氣動(dòng)肌肉外骨骼和功能性電刺激的肢體康復(fù)技術(shù)研究[D]. 涂細(xì)凱.華中科技大學(xué) 2016
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[4]基于肌電信號(hào)的人體下肢運(yùn)動(dòng)信息獲取技術(shù)研究[D]. 吳劍鋒.浙江大學(xué) 2008

碩士論文
[1]氣動(dòng)肌肉驅(qū)動(dòng)的外骨骼助力系統(tǒng)研究[D]. 李超.浙江大學(xué) 2016
[2]下肢外骨骼康復(fù)機(jī)器人結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及控制方法研究[D]. 周海濤.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2015
[3]兩種人體下肢姿態(tài)檢測(cè)技術(shù)及其比較研究[D]. 鐘波.華中科技大學(xué) 2016
[4]可穿戴下肢外骨骼康復(fù)機(jī)器人機(jī)械設(shè)計(jì)與研究[D]. 王強(qiáng).電子科技大學(xué) 2014
[5]McKibben氣動(dòng)人工肌肉的靜動(dòng)態(tài)特性及控制策略研究[D]. 劉明春.蘭州理工大學(xué) 2009
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本文編號(hào)：3270134