發(fā)布時(shí)間：2021-05-31 21:49

　　當(dāng)代社會(huì),越來越多的人有下腰痛的困擾。下腰痛（low back pain,LBP）是指后背的腰、骶部的疼痛或不適感,有時(shí)會(huì)伴有下肢放射痛,它嚴(yán)重影響了患者的生活和工作能力,且缺乏有效的診斷與治療手段。而腰椎外骨骼機(jī)器人作為一種模仿生物外骨骼而開發(fā)的可穿戴機(jī)電一體化裝置,能夠?yàn)榇┐髡咛峁┭恐巍⒀繖C(jī)能增強(qiáng)等幫助,成為理論與工程界的研究熱點(diǎn)。因此,針對(duì)腰部活動(dòng)嚴(yán)重受限的下腰痛患者,本文設(shè)計(jì)并提出了一款基于并聯(lián)機(jī)構(gòu)的新型腰椎外骨骼,主要工作如下:（1）針對(duì)現(xiàn)有腰椎外骨骼輔助自由度的單一性及助力過程中對(duì)肩部大腿造成的負(fù)擔(dān),在研究人體腰部運(yùn)動(dòng)機(jī)理的基礎(chǔ)上,完成了一種新型腰椎外骨骼的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。首先全面分析了腰椎機(jī)構(gòu)以及腰部肌群,剖析了腰部結(jié)構(gòu)及其運(yùn)動(dòng)特征,定義了一種腰部康復(fù)運(yùn)動(dòng)軌跡。接著,基于腰椎運(yùn)動(dòng)的耦合特性,采用4-SPS/S三自由度球面并聯(lián)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)了一種新型腰椎外骨骼,定義了尺寸參數(shù),并利用螺旋理論分析了該并聯(lián)機(jī)構(gòu)的自由度。最后,完成腰椎外骨骼的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),并在Solidworks中繪制出其機(jī)械本體。（2）針對(duì)腰椎外骨骼的三自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu),分別運(yùn)用歐拉坐標(biāo)變換和牛頓迭代法實(shí)現(xiàn)了其運(yùn)動(dòng)學(xué)... 

【文章來源】：南京理工大學(xué)江蘇省 211工程院校

【文章頁數(shù)】：99 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

SatoshiKawai腰椎外骨骼結(jié)構(gòu)圖

1緒論碩士學(xué)位論文4（a）實(shí)物圖（b）簡(jiǎn)化圖圖1.1SatoshiKawai腰椎外骨骼結(jié)構(gòu)圖2005年，RosalesI等人[13]研發(fā)了如圖1.2所示的腰椎外骨骼，該裝置是一種輔助人體腰椎彎腰運(yùn)動(dòng)的外骨骼。它的主要任務(wù)是減輕穿戴者在彎腰或者舉重時(shí)腰椎的負(fù)擔(dān)。機(jī)構(gòu)中使用一對(duì)氣動(dòng)人工肌肉作為執(zhí)行器，位于穿戴者背部?jī)蓚?cè)從而可以在人體彎腰過程中產(chǎn)生相應(yīng)的力矩來減輕人體腰部負(fù)擔(dān)。機(jī)構(gòu)中還利用了一些壓力傳感器、增量編碼器來獲取機(jī)構(gòu)的位置以及機(jī)構(gòu)對(duì)人體的力等信息，以便對(duì)腰椎外骨骼進(jìn)行相應(yīng)的控制。圖1.2RosalesI的腰椎外骨骼結(jié)構(gòu)2006年，SATOY.等人[14]開發(fā)了一種針對(duì)腰部與膝關(guān)節(jié)進(jìn)行助力的可穿戴外骨骼裝置，他們的裝置用一個(gè)額定電壓為24V的直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)，該機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)如圖1.3所示。通過仿真驗(yàn)證，該助力裝置可以有效支撐腰部關(guān)節(jié)，并且在腰部前屈后伸過程中能夠有效減少約14%的身體軀干的肌肉疲勞以及40%的腰部的肌肉疲勞。但是由于24V的直流電源難以隨身攜帶，故其助力裝置在使用與推廣也存在一定的難度。圖1.3SATOY腰膝外骨骼

1緒論碩士學(xué)位論文4（a）實(shí)物圖（b）簡(jiǎn)化圖圖1.1SatoshiKawai腰椎外骨骼結(jié)構(gòu)圖2005年，RosalesI等人[13]研發(fā)了如圖1.2所示的腰椎外骨骼，該裝置是一種輔助人體腰椎彎腰運(yùn)動(dòng)的外骨骼。它的主要任務(wù)是減輕穿戴者在彎腰或者舉重時(shí)腰椎的負(fù)擔(dān)。機(jī)構(gòu)中使用一對(duì)氣動(dòng)人工肌肉作為執(zhí)行器，位于穿戴者背部?jī)蓚?cè)從而可以在人體彎腰過程中產(chǎn)生相應(yīng)的力矩來減輕人體腰部負(fù)擔(dān)。機(jī)構(gòu)中還利用了一些壓力傳感器、增量編碼器來獲取機(jī)構(gòu)的位置以及機(jī)構(gòu)對(duì)人體的力等信息，以便對(duì)腰椎外骨骼進(jìn)行相應(yīng)的控制。圖1.2RosalesI的腰椎外骨骼結(jié)構(gòu)2006年，SATOY.等人[14]開發(fā)了一種針對(duì)腰部與膝關(guān)節(jié)進(jìn)行助力的可穿戴外骨骼裝置，他們的裝置用一個(gè)額定電壓為24V的直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)，該機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)如圖1.3所示。通過仿真驗(yàn)證，該助力裝置可以有效支撐腰部關(guān)節(jié)，并且在腰部前屈后伸過程中能夠有效減少約14%的身體軀干的肌肉疲勞以及40%的腰部的肌肉疲勞。但是由于24V的直流電源難以隨身攜帶，故其助力裝置在使用與推廣也存在一定的難度。圖1.3SATOY腰膝外骨骼

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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碩士論文
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[2]基于人機(jī)工程學(xué)的扭腰康復(fù)訓(xùn)練機(jī)設(shè)計(jì)[D]. 李先花.太原理工大學(xué) 2010
[3]踝關(guān)節(jié)融合康復(fù)機(jī)器人系統(tǒng)的軌跡規(guī)劃和運(yùn)動(dòng)控制[D]. 李丹.燕山大學(xué) 2008
[4]含摩擦環(huán)節(jié)伺服系統(tǒng)的補(bǔ)償控制[D]. 張丹.西安電子科技大學(xué) 2008
[5]機(jī)械制造業(yè)工人下背痛流行狀況及影響因素探討[D]. 周鼎倫.四川大學(xué) 2004



本文編號(hào)：3209022