上肢康復(fù)機(jī)器人結(jié)構(gòu)設(shè)計及運(yùn)動仿真（結(jié)構(gòu)設(shè)計）（全套cad圖）

1、黑龍江工程學(xué)院學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計0第 1 章 緒論1.1 概述據(jù)報道，我國 60 歲以上的老年人已有 1.43 億，占全國人口的 11％，到 2050 年將達(dá)到 4.37 億。在老齡人群眾中有大量的腦血管疾病或神經(jīng)系統(tǒng)疾病患者，這類患者多數(shù)伴有偏癱癥狀[1]。近年由于患心腦血管疾病使中老年患者出現(xiàn)偏癱的人數(shù)不斷增多，而且在年齡上呈現(xiàn)年輕化趨勢。與此同時，由于交通運(yùn)輸工具的迅速增長，因交通事故而造成神經(jīng)心痛損傷或者肢體損傷的人數(shù)也越來越多

2、。在我國數(shù)以百萬計的有神經(jīng)科疾病病史和受到過意外傷害的患者需要進(jìn)行康復(fù)治療，僅以中風(fēng)為例，每年大約有 600，000 中風(fēng)幸存者，其中的二百萬病人在中風(fēng)后存在長期的運(yùn)動障礙。隨著國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，這個特殊群體已得到了更多人的關(guān)注，為了提高他們的生活質(zhì)量，治療、康復(fù)和服務(wù)于他們的產(chǎn)品的技術(shù)和質(zhì)量也在相應(yīng)地提高。隨著機(jī)器人技術(shù)和康復(fù)醫(yī)學(xué)的發(fā)展，在歐洲、美國和日本等國家，醫(yī)療康復(fù)機(jī)器人的市場占有率呈逐年上升的趨勢，僅預(yù)測日本未來機(jī)器人市場，20

3、05 年醫(yī)療、護(hù)理、康復(fù)機(jī)器人的市場份額約為 250，000 美元，而到 2010 年將上升到 1，050，000 美元，其增長率在機(jī)器人的所有應(yīng)用領(lǐng)域中占據(jù)首位。因此，服務(wù)于四肢的康復(fù)設(shè)備的研究和應(yīng)用有著廣闊的發(fā)展前景[2]。 康復(fù)機(jī)器人是康復(fù)設(shè)備的一種類型?？祻?fù)機(jī)器人技術(shù)早已廣受世界各國科研工作者和醫(yī)療機(jī)構(gòu)的普遍重視，其中以歐美和日本的成果最為顯著。在我國康復(fù)醫(yī)學(xué)工程雖然得到了普遍的重視，而康復(fù)機(jī)器人研究仍處于起步階段，一些簡單康

4、復(fù)器械遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足市場對智能化、人機(jī)工程化的康復(fù)機(jī)器人的需求，有待進(jìn)一步的研究和發(fā)展。由于康復(fù)訓(xùn)練機(jī)器人要與人體直接相連，來帶動肢體進(jìn)行康復(fù)訓(xùn)練，所以對驅(qū)動器的安全性、柔性的要求較高?？祻?fù)肢體運(yùn)動功能用機(jī)械肢體組合系列機(jī)器人,是多種同類機(jī)器人屬于機(jī)器人領(lǐng)域,解決了本人發(fā)明的實用新型專利半身不遂患者康復(fù)學(xué)步機(jī),只能帶動人的大小臂大小腿康復(fù)運(yùn)動功能,而不能帶動手腳各關(guān)節(jié)運(yùn)動的重大不足,主要技術(shù)特征是將半身不遂患者康復(fù)學(xué)步機(jī)略加改進(jìn)后,在學(xué)步

5、機(jī)的小臂絞鏈桿上安裝了可以帶動人手腕關(guān)節(jié)手指各個關(guān)節(jié)都能運(yùn)動的機(jī)械手托板,在小腿鉸鏈桿上安裝了可以帶動人腳踝腳指各個關(guān)節(jié)都能運(yùn)動的機(jī)械腳托板后實現(xiàn)的,用途是康復(fù)肢體運(yùn)動功能,帶動患肢的各個關(guān)節(jié)、每塊骨骼、每塊肌肉、每個筋鍵、每條神經(jīng)都在作黑龍江工程學(xué)院學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計2對樣機(jī)進(jìn)行了改造，也使得 Handy1 成為歷史上最成功的康復(fù)機(jī)器人。圖 1.1 是Handy1 康復(fù)機(jī)器人原型，圖 1.2 是康復(fù)機(jī)器人正在對患者進(jìn)行康復(fù)訓(xùn)練。（2）

6、基于輪椅的機(jī)械手。這種機(jī)器人是安裝在輪椅上的，是因為輪椅的移動擴(kuò)大了機(jī)械手的工作范圍，同時由于安裝基座的改變致使機(jī)械手的剛性下降和抓取精度的降低，這種機(jī)械手也只是用于用于輪椅的患者，這是一點不足。這種機(jī)械手已經(jīng)成為面向應(yīng)用的流行設(shè)計，KARES[5]系統(tǒng)，就是一種基于輪椅的機(jī)械手系統(tǒng)，在電動輪椅上安裝了一個六自由度的機(jī)械手，能夠幫助行動不便的老人和殘疾人獨立的行動。隨著只能輪椅的研究發(fā)展，這種機(jī)械手也將會有很廣泛的發(fā)展和應(yīng)用。圖 1.1

7、 Handy1 圖 1.2 工作中的 Handy1（3）基于移動機(jī)器人的機(jī)械手。這類機(jī)械手是目前最先進(jìn)的康復(fù)機(jī)械手，這種機(jī)械手安裝在移動的機(jī)器人或者半自主的小車上從而適用于更多的患者使用，同時擴(kuò)大了機(jī)械手的活動空間并提高了抓取的精度。S. Tachi 等人在 MIT 日本實驗室研制了一種移動式康復(fù)機(jī)器人 MELDOG[6] ，作為“倒盲狗”以幫助盲人完成操作和搬運(yùn)物體的任務(wù)。法國 Evry

8、大學(xué)研制了一種移動式康復(fù)機(jī)器人 ARPH[7]，使用者可以從工作站實施遠(yuǎn)程控制，使移動機(jī)器人實現(xiàn)定位和抓取工作。這種機(jī)械手系統(tǒng)都是需要由視覺、靈巧操作、運(yùn)動、傳感、導(dǎo)航及系統(tǒng)控制等電子系統(tǒng)組成，要求比較高，價格也是相對的比較昂貴。2、康復(fù)治療機(jī)器人研究現(xiàn)狀康復(fù)治療機(jī)器人是康復(fù)醫(yī)學(xué)和機(jī)器人技術(shù)的完美結(jié)合，不再把機(jī)器人當(dāng)作輔助患者的工具，而是把機(jī)器人和計算機(jī)當(dāng)作提高臨床康復(fù)效率的新型治療工具?？祻?fù)治療機(jī)器人在醫(yī)療實踐上主要是用于恢復(fù)患者肢體