當今社會人口老齡化逐漸加劇,因為交通事故和意外損傷等情況,造成的肢體運動障礙的患者與日俱增,因此對康復訓練的需求也日益增大。下肢康復訓練機器人的應用主要是針對下肢運動損傷、下肢肌無力患者人群,通過被動式訓練帶動患者下肢模擬人體正常行走時的步態(tài),實現(xiàn)康復評定學中運動康復的治療效果。本文針對患者下肢康復訓練需求,對下肢康復訓練器的結構設計,運動分析,建模仿真等方面展開研究。首先,依據(jù)“康復評定學”理論提出下肢康復訓練器的設計原則,對主要結構進行設計并建立三維模型。其次,采用CATIA和Solid20Works聯(lián)合仿真,設計實驗,對三維模型進行人機工程學分析。制造樣機。第三,在三維模型基礎之上建立運動學及動力學模型,結合CGA臨床步態(tài)數(shù)據(jù),通過運動學分析和動力學仿真,驗證運動模型和求取相關動力參數(shù)。第四,提出控制系統(tǒng)框架,以STM32為主控芯片設計電機伺服驅動的并聯(lián)式控制系統(tǒng),分析實際場景中情況,以Lab20VIEW為平臺設計上位機的人機交互界面,完成了相應的硬件制作和軟件編程。第五,對人體站姿情況下的起步,支撐期,擺動期,停止四種情況進行運動軌跡規(guī)劃,利用Matlab建立下肢康復訓練器的控... 

【文章來源】：中原工學院河南省

【文章頁數(shù)】：83 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
abstract
1.緒論
    1.1 課題背景
    1.2 下肢康復訓練器國內外發(fā)展現(xiàn)狀
        1.2.1 下肢康復訓練器國外發(fā)展現(xiàn)狀
        1.2.2 下肢康復訓練器國內發(fā)展現(xiàn)狀
    1.3 下肢康復訓練器當前現(xiàn)狀分析
    1.4 選題意義與課題來源
    1.5 論文主要內容
2.人體下肢康復理論
    2.1 人體下肢康復理論
    2.2 人體下肢自然行走步態(tài)原理
    2.3 下肢康復訓練器設計原則
    2.4 本章小結
3.下肢康復訓練器結構設計
    3.1 下肢康復訓練器設計要求
        3.1.1 安全要求
        3.1.2 機構傳動要求
        3.1.3 人機協(xié)調要求
    3.2 下肢康復訓練器機構設計
        3.2.1 髖關節(jié)及膝關節(jié)設計
        3.2.2 大腿及小腿支臂設計
        3.2.3 整體支架設計
    3.3 下肢康復訓練器人機工程優(yōu)化
        3.3.1 人機工程學
        3.3.2 人機工程虛擬環(huán)境構建
        3.3.3 下肢康復訓練器人機工程驗證
    3.4 下肢康復訓練器樣機
    3.5 本章小結
4.下肢康復訓練器運動分析
    4.1 人體下肢骨骼運動分析
    4.2 下肢康復訓練器運動學分析
        4.2.1 下肢康復訓練器運動學正解
        4.2.2 下肢康復訓練器運動學反解
        4.2.3 下肢康復訓練器運動模型仿真驗證
    4.3 下肢康復訓練器動力學分析
        4.3.1 下肢康復訓練器動力學模型構建
        4.3.2 下肢康復訓練器動力學分析
        4.3.3 下肢康復訓練器動力學仿真驗證
    4.4 主要零部件選型
    4.5 本章小結
5.下肢康復訓練器控制系統(tǒng)設計
    5.1 下肢康復訓練器控制系統(tǒng)架構
    5.2 下肢康復訓練器硬件電路設計
        5.2.1 電子元器件選型
        5.2.2 電源電路
        5.2.3 伺服通訊電路
        5.2.4 上位機通訊電路
    5.3 下肢康復訓練器人機交互系統(tǒng)設計
        5.3.1 人機交互系統(tǒng)功能需求
        5.3.2 人機交互系統(tǒng)設計框架
        5.3.3 人機交互系統(tǒng)程序開發(fā)
    5.4 下肢康復訓練器控制系統(tǒng)性能檢測
        5.4.1 電源電路測試
        5.4.2 控制器脈沖測試
    5.5 本章小結
6.下肢康復訓練器控制研究
    6.1 下肢康復訓練器控制模型構建
        6.1.1 下肢康復訓練器位置控制框架
        6.1.2 下肢康復訓練器控制模型
    6.2 下肢康復訓練器控制策略
    6.3 下肢康復訓練器運動軌跡規(guī)劃
    6.4 下肢康復訓練器實驗測試
    6.5 本章小結
7.結論與展望
    7.1 結論
    7.2 展望
參考文獻
附錄 :碩士研究生學習階段所獲成果
致謝


【參考文獻】：
期刊論文
[1]基于Robotic20Toolbox和ADAMS的機器人運動學及動力學仿真[J]. 劉振,李本旺,合燁,陳小安,徐超.  機床與液壓. 2019(22)
[2]基于ADAMS的液壓挖掘機工作裝置優(yōu)化分析[J]. 聶陽文,胡星,閆磊.  計算機仿真. 2019(11)
[3]脊椎損傷者職業(yè)重建[J]. 羅椅民.  標準科學. 2018(11)
[4]人體下肢外骨骼康復機器人的動力學分析與研究[J]. 夏田,桓茜,陳宇,徐建林.  機械設計與制造. 2018(09)
[5]可穿戴式助力外骨骼特征動作動力學研究[J]. 張斌,劉放,楊小平,許鴻謙.  機械設計與制造. 2018(08)
[6]實時測控數(shù)據(jù)處理軟件集群通用化框架設計[J]. 童艷,方建勛.  火力與指揮控制. 2018(06)
[7]可穿戴膝關節(jié)外骨骼結構設計與運動分析[J]. 李靜,周建軍,趙軼欽,溫志燁.  機械傳動. 2017(08)
[8]基于人機信息交互的助行外骨骼機器人技術進展[J]. 明東,蔣晟龍,王忠鵬,綦宏志,萬柏坤.  自動化學報. 2017(07)
[9]基于LabVIEW分子泵運行狀況實時監(jiān)測系統(tǒng)設計[J]. 葉超,吉方,張日升,何朝暉.  機床與液壓. 2017(10)
[10]穿戴式外骨骼康復輔具臨床應用現(xiàn)狀分析[J]. 陳學斌,劉利榮,安崢,高敏,高海鵬.  科技導報. 2017(02)

博士論文
[1]坐臥式下肢康復機器人機構設計與協(xié)調控制研究[D]. 馮永飛.燕山大學 2018
[2]基于柔性外骨骼人機智能系統(tǒng)基礎理論及應用技術研究[D]. 張佳帆.浙江大學 2009
[3]可穿戴型助力機器人技術研究[D]. 陳峰.中國科學技術大學 2007

碩士論文
[1]多姿態(tài)六自由度下肢康復機器人的設計與分析[D]. 趙朝盛.燕山大學 2017
[2]下肢康復機器人主動訓練研究與實現(xiàn)[D]. 盧浩.燕山大學 2016
[3]下肢康復機器人控制系統(tǒng)及控制策略研究[D]. 張冬.燕山大學 2016
[4]下肢步態(tài)康復訓練器的設計及研究[D]. 武建雙.燕山大學 2014
[5]腳踏車式下肢康復訓練器設計及研究[D]. 甄紅衛(wèi).燕山大學 2012
[6]家用機器人的產(chǎn)品形式與設計要素[D]. 趙巍.浙江大學 2008



本文編號：3177640