隨著腦血管病發(fā)病率的明顯提高,輔助醫(yī)師對(duì)患者進(jìn)行康復(fù)訓(xùn)練的下肢康復(fù)機(jī)器人成為研究熱點(diǎn)。下肢康復(fù)機(jī)器人機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)和研究,對(duì)提高患者的康復(fù)質(zhì)量、減輕醫(yī)師的壓力、提高訓(xùn)練效率具有重要的實(shí)際意義。因此,針對(duì)下肢運(yùn)動(dòng)功能性障礙患者,提出一種多功能串并混聯(lián)的下肢康復(fù)機(jī)器人。首先,立足于當(dāng)前由各種因素引起的人體下肢功能性障礙患者眾多這一背景,基于市場(chǎng)上對(duì)下肢康復(fù)機(jī)器人性能的要求,提出了一種基于串并混聯(lián)機(jī)構(gòu)的空間四自由度下肢康復(fù)機(jī)器人構(gòu)型,能實(shí)現(xiàn)人體髖、膝、踝屈伸和髖收展的康復(fù)訓(xùn)練。通過建立人機(jī)模型,確定了機(jī)構(gòu)的基本參數(shù),進(jìn)行了下肢康復(fù)機(jī)器人的三維設(shè)計(jì)。其次,對(duì)下肢康復(fù)機(jī)器人進(jìn)行了運(yùn)動(dòng)學(xué)正反解和工作空間的分析,建立了人機(jī)系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)學(xué)模型,求解了機(jī)構(gòu)的速度雅可比,建立了機(jī)構(gòu)的動(dòng)力學(xué)模型,并對(duì)運(yùn)動(dòng)學(xué)和速度雅可比進(jìn)行了ADAMS仿真驗(yàn)證。再次,設(shè)計(jì)了機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)路徑,規(guī)劃了直線軌跡、踏圓軌跡和組合軌跡三種運(yùn)動(dòng)軌跡,為了使軌跡連續(xù)平穩(wěn),對(duì)位移、速度、加速度進(jìn)行了設(shè)計(jì),并驗(yàn)證了人體關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)的合理性。同時(shí),對(duì)機(jī)構(gòu)進(jìn)行了靜力學(xué)分析,基于靜力學(xué)分析結(jié)果完成了機(jī)構(gòu)關(guān)鍵部件的選型。最后,研制出下肢康復(fù)機(jī)器人樣機(jī),搭建了樣機(jī)... 

【文章來源】：燕山大學(xué)河北省

【文章頁(yè)數(shù)】：82 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

下肢康復(fù)機(jī)構(gòu)及軌跡生成器

1.2 下肢康復(fù)機(jī)器人發(fā)展現(xiàn)狀1.2.1 下肢康復(fù)機(jī)器人國(guó)外研究現(xiàn)狀巴黎第八大學(xué)設(shè)計(jì)的一款下肢康復(fù)機(jī)構(gòu)及軌跡生成器，如圖 1-1 所示，該裝置的特點(diǎn)為左右對(duì)稱，通過兩套滑軌驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和踝關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)來帶動(dòng)下肢實(shí)現(xiàn)關(guān)節(jié)的屈伸。在使用時(shí)，座椅不動(dòng)，患者雙腳置于腳踏板上，通過一套采集人體作用力的系統(tǒng)，軌跡生成器能夠精確的實(shí)現(xiàn)等速、等距和等張的康復(fù)訓(xùn)練[10]。圖 1-2 展示的是一種三自由度的下肢康復(fù)機(jī)器人，由土耳其伊爾迪茲科技大學(xué)研制[11]。該機(jī)器能夠?qū)颊哌M(jìn)行髖關(guān)節(jié)和膝關(guān)節(jié)的屈伸訓(xùn)練，并在兩個(gè)關(guān)節(jié)處設(shè)有接觸力傳感器，在實(shí)現(xiàn)人體下肢和機(jī)器同步運(yùn)動(dòng)的同時(shí)，可以感知人體的運(yùn)動(dòng)意圖，在腳踏板和座椅之間設(shè)有連桿機(jī)構(gòu)，在訓(xùn)練過程中起到保護(hù)患肢的作用。同時(shí)該機(jī)器人能夠?qū)崿F(xiàn)髖關(guān)節(jié)的外展和內(nèi)收，病人通過人機(jī)交互界面就能操作實(shí)現(xiàn)主動(dòng)、被動(dòng)、示教訓(xùn)練。其不足之處是不能單獨(dú)對(duì)踝關(guān)節(jié)進(jìn)行康復(fù)訓(xùn)練。

第 1 章 緒 論西哥薩卡特卡斯理工大學(xué)研究的一款訓(xùn)練人體下肢髖關(guān)節(jié)康復(fù)機(jī)器人示，可以實(shí)現(xiàn)髖關(guān)節(jié)屈伸和內(nèi)收外展的組合，該機(jī)構(gòu)具有一個(gè)主動(dòng)旋轉(zhuǎn)外展運(yùn)動(dòng)，以及四個(gè)主動(dòng)平移關(guān)節(jié)用于屈伸運(yùn)動(dòng)。實(shí)驗(yàn)測(cè)試表明，該能較高的下肢康復(fù)裝置[13]。 1-5 為意大利公司研制的單腿電動(dòng)式被動(dòng)訓(xùn)練產(chǎn)品[14]，此設(shè)備各連桿吻合，三個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副與人體髖、膝、踝關(guān)節(jié)相匹配，通過滑道上的移動(dòng)往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)。該設(shè)備能夠幫助病人做被動(dòng)的伸曲腿運(yùn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)個(gè)關(guān)節(jié)的康復(fù)。 1-6 為日本安川電機(jī)公司研制的 LR2[15]，LR2 包含三個(gè)自由度，能夠練、多關(guān)節(jié)聯(lián)動(dòng)、混合運(yùn)動(dòng)等多種訓(xùn)練模式，主要用于被動(dòng)康復(fù)訓(xùn)練控制方便，運(yùn)行平穩(wěn)。


本文編號(hào)：3409609