近年來,外骨骼機(jī)器人成為機(jī)器人領(lǐng)域的研究熱點(diǎn),外骨骼機(jī)器人技術(shù)的進(jìn)步給康復(fù)訓(xùn)練帶來了新的可能。該文章主要研究的是面向腦卒中偏癱病人的下肢康復(fù)外骨骼機(jī)器人,并為其設(shè)計(jì)了配套的康復(fù)訓(xùn)練運(yùn)動(dòng)方案。首先,文章根據(jù)人體下肢的生理結(jié)構(gòu)對(duì)下肢康復(fù)外骨骼進(jìn)行了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),選定了驅(qū)動(dòng)方案,建立了三維虛擬樣機(jī)模型。利用ANSYS軟件對(duì)外骨骼進(jìn)行了力學(xué)性能的驗(yàn)證,并進(jìn)行了結(jié)構(gòu)優(yōu)化,以確保外骨骼使用上的安全性。其次,文章對(duì)外骨骼的運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)模型進(jìn)行了探討。文章建立了下肢外骨骼的正、逆運(yùn)動(dòng)學(xué)理論模型,并在MATLAB軟件中進(jìn)行了仿真驗(yàn)證;研究了下肢外骨骼的逆動(dòng)力學(xué)理論模型,并通過拉格朗日法進(jìn)行了數(shù)學(xué)建模;利用ADAMS多體動(dòng)力學(xué)仿真軟件中對(duì)前文建立的外骨骼運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)模型進(jìn)行了仿真驗(yàn)證,為下文的控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、康復(fù)訓(xùn)練運(yùn)動(dòng)軌跡的規(guī)劃打下了基礎(chǔ)。最后,文章確立了外骨骼的控制方案,并為腦卒中偏癱患者設(shè)計(jì)了基于外骨骼的康復(fù)訓(xùn)練運(yùn)動(dòng),重點(diǎn)對(duì)屈曲抬腿訓(xùn)練進(jìn)行了軌跡規(guī)劃,并在ADAMS中驗(yàn)證了設(shè)計(jì)的合理性。另外,本文對(duì)前文設(shè)計(jì)的下肢康復(fù)外骨骼的康復(fù)性能進(jìn)行了仿真,通過對(duì)比分析患病步態(tài)、正常步態(tài)、患者穿戴外骨骼步態(tài)三種運(yùn)... 

【文章來源】：浙江大學(xué)浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：127 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

外骨骼機(jī)器人HAL-5

浙江大學(xué)碩士學(xué)位論文第1章緒論3以色列埃爾格醫(yī)學(xué)技術(shù)有限公司研發(fā)了助行外骨骼機(jī)器人Rewalk，它是由癱瘓患者阿米特博士主導(dǎo)研發(fā)的，如圖1-2所示。它總重18kg，運(yùn)動(dòng)速度1km/h，可連續(xù)工作8h，整個(gè)外骨骼通過直流伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)，不僅可以幫助下肢麻痹患者站立、行走，還可以用于爬樓或室外活動(dòng)。研究證明Rewalk可以有效降低患者的疼痛，提高有氧代謝水平，幫助患者重拾康復(fù)信心。2012年，Rewalk個(gè)人版通過了歐盟CE認(rèn)證，2014年，Rewalk通過了美國食品和藥品管理局（FDA）認(rèn)證。圖1-1外骨骼機(jī)器人HAL-5圖1-2外骨骼機(jī)器人RewalkHocoma醫(yī)療公司與蘇黎世Balgrist大學(xué)共同研發(fā)了Lokomat下肢康復(fù)外骨骼機(jī)器人，如圖1-3所示。它由減重裝置、下肢康復(fù)外骨骼和運(yùn)動(dòng)平臺(tái)三部分構(gòu)成，可以對(duì)人體下肢的活動(dòng)進(jìn)行控制并且實(shí)時(shí)記錄使用者在康復(fù)訓(xùn)練中各部位的受力情況，幫助患者與醫(yī)師更直觀地了解下肢恢復(fù)狀況[9-11]。但是Lokomat的價(jià)格十分昂貴，只有少數(shù)康復(fù)機(jī)構(gòu)有能力購買，而且由于技術(shù)保密，它的后期維護(hù)十分麻煩。目前Lokomat的進(jìn)一步研究和改進(jìn)還在繼續(xù)，其結(jié)構(gòu)和控制策略還在不斷調(diào)整完善。

浙江大學(xué)碩士學(xué)位論文第1章緒論4圖1-3Lokomat下肢康復(fù)外骨骼機(jī)器人1.2.2國內(nèi)研究現(xiàn)狀國內(nèi)外骨骼的研發(fā)雖然起步較晚，但也有了不少成果，其中浙江大學(xué)、哈爾濱工程大學(xué)、清華大學(xué)、上海交通大學(xué)等單位都在外骨骼研究領(lǐng)域有了一些成果積累。浙江大學(xué)的陳鷹、楊燦軍團(tuán)隊(duì)對(duì)下肢康復(fù)助力外骨骼進(jìn)行了研究，目前已經(jīng)研發(fā)了下肢康復(fù)步行外骨骼、下肢輪椅式外骨骼等外骨骼機(jī)器人。其中，下肢步行外骨骼采用了三個(gè)運(yùn)動(dòng)旋轉(zhuǎn)副，并用銷軸方式來具體實(shí)現(xiàn)，如圖1-4所示。圖1-4浙江大學(xué)下肢外骨骼機(jī)器人

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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博士論文
[1]助力型人體下肢外骨骼理論分析與實(shí)驗(yàn)研究[D]. 李楊.南京理工大學(xué) 2017

碩士論文
[1]穿戴式人體下肢康復(fù)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)與分析[D]. 賀鑫.西安理工大學(xué) 2019
[2]外骨骼下肢康復(fù)機(jī)器人的機(jī)理及試驗(yàn)研究[D]. 劉文龍.佳木斯大學(xué) 2018
[3]下肢外骨骼助力機(jī)器人結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與仿真分析[D]. 陳樹洋.江蘇大學(xué) 2018
[4]下肢外骨骼機(jī)器人人機(jī)運(yùn)動(dòng)學(xué)與靜力學(xué)研究[D]. 段啟超.西安工業(yè)大學(xué) 2015
[5]下肢外骨骼康復(fù)機(jī)器人助力模式控制策略研究[D]. 張?jiān)?河北工業(yè)大學(xué) 2014
[6]中國正常成人步行時(shí)空參數(shù)研究及其臨床應(yīng)用[D]. 李香平.第三軍醫(yī)大學(xué) 2012
[7]穿戴式下肢外骨骼機(jī)構(gòu)分析與設(shè)計(jì)[D]. 尹軍茂.北京工業(yè)大學(xué) 2010



本文編號(hào)：3322123