【摘要】：因人口老齡化、腦卒中以及傷殘等導(dǎo)致的肢體運(yùn)動(dòng)功能障礙患者逐年增多,而相應(yīng)的醫(yī)療康復(fù)人員及設(shè)備卻無法滿足康復(fù)需求。為減輕護(hù)理人員的工作強(qiáng)度、提高患者接受康復(fù)治療機(jī)會、量化康復(fù)訓(xùn)練的指標(biāo),康復(fù)機(jī)器人應(yīng)運(yùn)而生。本文在分析國內(nèi)外肢體康復(fù)機(jī)器人研究現(xiàn)狀的基礎(chǔ)之上,依據(jù)康復(fù)運(yùn)動(dòng)理論,結(jié)合人體生理結(jié)構(gòu)特征、行走時(shí)肢體運(yùn)動(dòng)規(guī)律,提出一種基于坐姿的單自由度、復(fù)合連桿式肢體協(xié)同訓(xùn)練康復(fù)機(jī)構(gòu),具體工作如下:首先,分析人體尺寸及關(guān)節(jié)活動(dòng)度限定坐姿狀態(tài)下的運(yùn)動(dòng)區(qū)間,再通過實(shí)驗(yàn)探求行走時(shí)肢體主要關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律及軌跡,為機(jī)構(gòu)方案的設(shè)計(jì)提供理論依據(jù),最終提出一種曲柄滑塊和RRR級二級桿組組合形成的單自由度、復(fù)合連桿式協(xié)同訓(xùn)練康復(fù)機(jī)構(gòu)。其次,應(yīng)用D-H法建立康復(fù)訓(xùn)練機(jī)構(gòu)參數(shù)坐標(biāo)模型,對其進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)正分析,得出影響軌跡的主要參數(shù),并應(yīng)用ADAMS軟件分析尺寸參數(shù)對軌跡的具體影響,通過單因素分析及正交試驗(yàn)優(yōu)化出一組基本尺寸參數(shù)。然后,對人機(jī)模型進(jìn)行深入研究,分析不同訓(xùn)練參數(shù)下所對應(yīng)的關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)規(guī)律,為患者進(jìn)行有效的量化康復(fù)訓(xùn)練提供參考;提出一種實(shí)現(xiàn)勻速訓(xùn)練的PI控制方案;分析在訓(xùn)練期間各桿件的受力及形變,為后期結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供理論依據(jù)。最后,依據(jù)上述分析論證所得出的連桿尺寸參數(shù),研制出單側(cè)康復(fù)機(jī)構(gòu)的物理樣機(jī),并進(jìn)行訓(xùn)練軌跡、關(guān)節(jié)角度和協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:該康復(fù)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)合理,能夠?qū)崿F(xiàn)坐姿狀態(tài)下的肢體協(xié)同康復(fù)訓(xùn)練,并可滿足個(gè)性化康復(fù)需求。
[Abstract]:The number of patients with motor dysfunction caused by aging population, stroke and disability is increasing year by year, but the corresponding medical rehabilitation personnel and equipment can not meet the rehabilitation needs. In order to lighten the working intensity of nursing staff, improve patients' chances of receiving rehabilitation treatment, and quantify the indexes of rehabilitation training, rehabilitation robot emerges as the times require. On the basis of analyzing the present research situation of limb rehabilitation robot at home and abroad, according to the theory of rehabilitation movement and the characteristics of human physiological structure, this paper proposes a single degree of freedom based on sitting posture. The concrete work of the compound connecting rod limb cooperative training rehabilitation organization is as follows: firstly, the movement interval of human body size and joint motion is analyzed, and then the movement law and track of the main joints of the limbs are explored through experiments. This paper provides a theoretical basis for the design of the mechanism scheme, and finally proposes a single degree of freedom (DOF), composite linkage type cooperative training and rehabilitation mechanism formed by the combination of the crank slider and the RRR grade two-stage bar group. Secondly, the D-H method is used to establish the parameter coordinate model of rehabilitation training institutions, and the kinematics positive analysis is carried out, and the main parameters affecting the trajectory are obtained, and the specific influence of the dimension parameters on the trajectory is analyzed by using ADAMS software. A group of basic dimension parameters were optimized by single factor analysis and orthogonal test. Then, the man-machine model is deeply studied, and the corresponding joint motion law under different training parameters is analyzed, which provides a reference for patients to carry out effective quantitative rehabilitation training, and puts forward a PI control scheme to achieve uniform speed training. The stress and deformation of the members during the training period are analyzed to provide the theoretical basis for the later structural design. Finally, according to the dimension parameters of connecting rod obtained from the above analysis and demonstration, the physical prototype of unilateral rehabilitation mechanism is developed, and the training track, joint angle and coordinated motion experiment are carried out. The experimental results show that the design of the rehabilitation mechanism is reasonable and can realize the limb cooperative rehabilitation training under sitting posture and can meet the individual rehabilitation needs.
【學(xué)位授予單位】：合肥工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TP242

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本文編號：2345245