康復訓練器作為醫(yī)療機器人的一個重要分支，已經成為了國際機器人領域的一個研究熱點，其研究有著重要意義。本課題所設計的被動式步態(tài)康復訓練器是一種新型的康復醫(yī)療設備，主要是針對偏癱、下肢有運動障礙的病人而專門研制的，突出對腳踝關節(jié)步態(tài)的康復訓練，實現治療目的。課題主要研究內容如下：根據人體在正常行走時的步態(tài)理論的研究，分析訓練器的理論機構模型，并通過ADAMS軟件建立其理論模型，以實現機械仿真及運動學仿真，從而得出機構模擬的腳踏板步態(tài)軌跡、腳步位姿等數據。分析所的仿真數據，通過ADAMS軟件對訓練器機構模型反復的試驗仿真，找到適合下肢病人使用的機構模型。步態(tài)康復訓練器采用Pro／e軟件進行三維機械結構設計，實現對人體步態(tài)軌跡與腳步位姿的模擬，并且通過單片機實現控制系統(tǒng)設計，完成對訓練時間、訓練次數進行顯示的控制板設計，采用直流無刷電機對其驅動，直流電機速度可調，以適應不同癥狀的下肢病人。此外，利用測力鞋墊和關節(jié)角度測量裝置對人在康復訓練器的訓練進行實驗研究，測量出人在被動行走時的腳底壓力值和關節(jié)角度值，分析訓練器帶動人行走時的步態(tài)和下肢關節(jié)運動特征，討論其設計的合理性。 

 

哈爾濱工程大學黑龍江省211工程院校

 

頁數：82

 

【學位級別】：碩士

 

 

文章目錄

摘要

Abstract

第1章 緒論

    1.1 引言

    1.2 康復機器人技術的國內外發(fā)展與研究現狀

    1.3 課題來源及主要工作

        1.3.1 課題來源與研究意義

        1.3.2 課題的主要研究工作

第2章 步態(tài)康復原理及訓練器工作原理

    2.1 引言

    2.2 步態(tài)康復原理

        2.2.1 康復訓練器主動式與被動式的區(qū)別

        2.2.2 下肢步態(tài)康復訓練的理論依據

        2.2.3 步態(tài)康復訓練器步態(tài)軌跡依據

    2.3 步態(tài)康復訓練器的工作原理

    2.4 本章小結

第3章 步態(tài)康復訓練器機構運動學仿真

    3.1 引言

    3.2 ADAMS 軟件介紹及建模方法

        3.2.1 ADAMS 軟件介紹

        3.2.2 ADAMS 建模步驟

        3.2.3 ADAMS 軟件模型功能

    3.3 被動式步態(tài)康復訓練器機構模型的建立

        3.3.1 建立被動式步態(tài)康復訓練器模型的目的

        3.3.2 模型的建立

    3.4 曲柄搖桿機構的運動學仿真

        3.4.1 腳踏板步態(tài)軌跡的產生

        3.4.2 搖桿尺寸變化對步態(tài)軌跡的影響

        3.4.3 曲柄尺寸變化對步態(tài)軌跡的影響

        3.4.4 連桿尺寸變化對步態(tài)軌跡的影響

        3.4.5 步態(tài)康復訓練器的步態(tài)軌跡

    3.5 步態(tài)康復訓練器滑塊機構運動學仿真

        3.5.1 滑塊機構模型建立

        3.5.2 滑塊機構姿態(tài)仿真

        3.5.3 腳踏板運動學分析

    3.6 本章小結

第4章 步態(tài)康復訓練器樣機研制

    4.1 引言

    4.2 步態(tài)康復訓練的設計要求及總體方案

        4.2.1 步態(tài)康復訓練器設計要求

        4.2.2 步態(tài)康復訓練器的總體方案

    4.3 步態(tài)康復訓練器的結構設計

        4.3.1 步態(tài)康復訓練器的主體設計

        4.3.2 步態(tài)康復訓練器驅動機構的設計

        4.3.3 機構各連接關節(jié)

        4.3.4 腳踏板位姿實現

    4.4 控制系統(tǒng)的研制

        4.4.1 控制系統(tǒng)總體方案

        4.4.2 電機驅動器的應用

    4.5 本章小結

第5章 實驗

    5.1 引言

    5.2 實驗研究

        5.2.1 速度測試

        5.2.2 步行周期測量

        5.2.3 步態(tài)康復訓練器各時刻腳踏板位姿

        5.2.4 下肢各關節(jié)角度的測量

        5.2.5 承載能力實驗

    5.3 本章小結

結論

參考文獻

攻讀碩士學位期間發(fā)表的論文和取得的科研成果

致謝

 

參考文獻

 

期刊論文

 

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[2]AT89C51單片機雙機并行通訊設計[J]. 孫錦歆,紀春明.  電腦知識與技術. 2006(26)

[3]下肢康復助行機構本體設計及運動學分析[J]. 薛淵,呂廣明.  機械設計與制造. 2006(05)

[4]基于組件的虛擬原型下的多體動力學仿真研究[J]. 王颋,丁國富,張衛(wèi)華,閆開印,許明恒.  系統(tǒng)仿真學報. 2006(03)

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