床式下肢康復(fù)訓(xùn)練機器人結(jié)構(gòu)研究.pdf

1、當(dāng)前隨著社會的發(fā)展，人口結(jié)構(gòu)的老齡化趨勢逐漸加重，老齡化逐漸成為一個社會化的問題。老年人容易罹患心血管疾病和神經(jīng)系統(tǒng)疾病，這類患者多伴有偏癱癥狀和下肢運動障礙。早期的手術(shù)治療和藥物治療固然重要，但后期的下肢康復(fù)訓(xùn)練對于下肢運動能力的恢復(fù)更為重要。下肢康復(fù)訓(xùn)練機器人的研究，對于節(jié)約人工成本，提高下肢康復(fù)訓(xùn)練效果具有重要意義。然而，現(xiàn)有的下肢康復(fù)訓(xùn)練機器人還存在著一些問題，一些結(jié)構(gòu)簡單的下肢康復(fù)訓(xùn)練機器人，功能單一，康復(fù)效果受限；另一些結(jié)構(gòu)

2、復(fù)雜的下肢康復(fù)訓(xùn)練機器人，造價昂貴，控制系統(tǒng)復(fù)雜，缺乏經(jīng)濟性。為實現(xiàn)結(jié)構(gòu)簡單，控制方便的目的，本課題研制了一種床式下肢康復(fù)訓(xùn)練機器人。
　　首先，本文針對下肢康復(fù)訓(xùn)練機器人，了解分析了國內(nèi)外現(xiàn)有下肢康復(fù)訓(xùn)練機器人，并對人體行走下肢運動機理和人體行走時下肢關(guān)節(jié)運動學(xué)關(guān)系進行研究，再基于人體行走下肢關(guān)節(jié)角度數(shù)據(jù)和人體行走下肢關(guān)節(jié)運動學(xué)關(guān)系對下肢康復(fù)訓(xùn)練機器人機械結(jié)構(gòu)的擬人化設(shè)計。
　　然后，本文在下肢康復(fù)訓(xùn)練機器人機構(gòu)設(shè)計與運動

3、學(xué)建模和基于關(guān)節(jié)軌跡與映射關(guān)系的康復(fù)訓(xùn)練機構(gòu)結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化兩方面對機器人進行深入分析。下肢康復(fù)訓(xùn)練機器人機構(gòu)設(shè)計與運動學(xué)建模方面，通過構(gòu)型分析，設(shè)計了一種多連桿結(jié)構(gòu)。建立康復(fù)訓(xùn)練床體的上升、翻轉(zhuǎn)機構(gòu)的運動學(xué)動力學(xué)模型，分析了床體的運動關(guān)系和承載能力。還建立了多連桿下肢康復(fù)訓(xùn)練器的運動學(xué)模型，分析得到多連桿下肢康復(fù)訓(xùn)練器的左右髖、膝關(guān)節(jié)角度。下肢多連桿康復(fù)訓(xùn)練器結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化方面，分析了結(jié)構(gòu)參數(shù)對關(guān)節(jié)軌跡與映射關(guān)系的影響，建立了基于關(guān)節(jié)軌跡與

4、映射關(guān)系復(fù)現(xiàn)性的機構(gòu)評價指標(biāo)研究，最后對機器人的結(jié)構(gòu)參數(shù)進行了優(yōu)化分析，確定了一組最優(yōu)的結(jié)構(gòu)參數(shù)。建立了多連桿下肢康復(fù)訓(xùn)練器的動力學(xué)模型，分析了訓(xùn)練機構(gòu)所需要的關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)矩，為同步帶輪、同步帶選型，電機和直角減速器的選型提供依據(jù)。
　　最后，本文建立了實驗系統(tǒng)，對機器人樣機的系統(tǒng)性能進行測試，包括床體的上升高度范圍，床體的翻轉(zhuǎn)角度范圍，多連桿下肢康復(fù)訓(xùn)練器的關(guān)節(jié)角度，這些指標(biāo)進行了實驗測定。實驗證明，所設(shè)計的機器人是可行的，滿足最初的