用于偏癱患者康復(fù)訓(xùn)練的原地步行系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文-預(yù)覽頁(yè)
【正文】 段時(shí)間中日趨完善，這個(gè)機(jī)器人稱得上腿部驅(qū)動(dòng)減重步行康復(fù)訓(xùn)練機(jī)器人的典型代表。 LOKOMAT 康復(fù) 機(jī)器人能夠 監(jiān)測(cè)和評(píng)價(jià)患者的訓(xùn)練過(guò)程 ，并且 LOKOMAT 全自動(dòng) 式 機(jī)器人有基礎(chǔ)型、專業(yè)型和兒童型三種配置類型 ， 訓(xùn)練 的過(guò)程和方法， 可 依 據(jù)患者 的自身實(shí)際的 情況 來(lái)進(jìn)行相應(yīng)的 調(diào)整 [6]。 HAL5 能夠幫助患者完成生活中的一系列的簡(jiǎn)單的動(dòng)作 。 該機(jī)器人具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊， 控制方便， 屈曲角度大等優(yōu)點(diǎn)，但此機(jī)器人的髖、膝關(guān)節(jié)處的驅(qū)動(dòng)器的軸的徑向尺寸較大 [7]。t Berlin, FUB )早已經(jīng)開展了有關(guān)康復(fù)訓(xùn)練機(jī)器人的研究工作，研制成果有很多，典型作品之一是在 20xx 年研制成功的機(jī)械式康復(fù)訓(xùn)練器 [912] ( Mechanical Gait Training, MGT )。 圖 康復(fù)訓(xùn)練器原理圖 圖 踝關(guān)節(jié)訓(xùn)練機(jī)器人 美國(guó)的 RUTGERS 大學(xué)研制出了 RUTGER 踝部康復(fù)訓(xùn)練機(jī)器人樣機(jī) [13]， (如圖）。在加州大學(xué)歐文分校，科研人員設(shè)計(jì)出了 PAM 骨盆輔助機(jī)械手，是用一對(duì)三自由度氣缸作為驅(qū)動(dòng)裝置，對(duì)人體骨盆進(jìn)行控制。伸 30176。伸 20176。 圖 草圖 河北工業(yè)大學(xué) 20xx 屆本科畢業(yè)論文 9 工作安排 第 1— 2 周 搜集各種 設(shè)計(jì) 資料 及論文 文獻(xiàn)，分類整理 收集 到的資料文獻(xiàn) ， ，完成文獻(xiàn) 的 綜述， 并書寫 畢業(yè)設(shè)計(jì) 的 前期報(bào)告。該裝置能夠隨時(shí)檢測(cè)出患者健肢的運(yùn)動(dòng)參數(shù)，并且生成步態(tài)模型，患肢以此模型作為運(yùn)動(dòng)的參考 [16]。 健肢機(jī)構(gòu) 健肢側(cè)機(jī)構(gòu)包括 三部分： 外骨骼式 的 關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)參數(shù)檢測(cè)裝置、 應(yīng)用 平面四桿結(jié)構(gòu)的原地步行 系統(tǒng) ， 和 力檢測(cè)裝置 ，（ 如圖 ） 。四連桿原地步行裝置中，步進(jìn)電機(jī)與減速器相連，減速器與磁流變阻尼器相連，為機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)提供驅(qū)動(dòng)力矩或阻尼力矩，并且腳部支撐始終與地面保持平行。健肢在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中帶動(dòng)外框動(dòng)，此時(shí)彈簧受壓，壓力傳感器產(chǎn)生信號(hào)，依據(jù)所采集到的信號(hào)進(jìn)行電機(jī)驅(qū)動(dòng) [20]， (如 圖）。小腿板設(shè)計(jì)也是如此，此處重復(fù)省略介紹。 2 就是傳感器。 圖 髖關(guān)節(jié) 圖 髖關(guān)節(jié)連接件 膝關(guān)節(jié) 膝關(guān)節(jié)的連接需要連接大腿調(diào)節(jié)板和小腿連接板，并且要保證膝關(guān)節(jié)的自由度的實(shí)現(xiàn)，（如圖 ）。 6是聯(lián)軸器 ，連接了膝關(guān)節(jié)軸（如圖 ）與傳感器軸，固定在連接件 5上，并且 5固定在3 上，與大腿板同步轉(zhuǎn)動(dòng)。 圖 踝關(guān)節(jié) 圖 踝關(guān)節(jié)軸 電機(jī)驅(qū)動(dòng)、液壓驅(qū)動(dòng)和氣壓驅(qū)動(dòng) 是 機(jī)器人系統(tǒng) 經(jīng)常使用 的三種驅(qū)動(dòng)方式。所以，本次的設(shè)計(jì)使用步進(jìn) 電機(jī) [21]。 （ 2） 磁電式步進(jìn)電動(dòng)機(jī) 磁電式的步進(jìn)電動(dòng)機(jī)不僅結(jié)構(gòu)非常簡(jiǎn)單，而且可靠性高，價(jià)格低廉， 應(yīng)用范圍很廣?；旌鲜降牟竭M(jìn)電動(dòng)機(jī)綜合有以上兩種電機(jī)的優(yōu)點(diǎn)，電動(dòng)機(jī)精度高，步距角小，工作頻率高，且功耗小，效率高。 （ 2） 步過(guò)電機(jī) 轉(zhuǎn)矩 的選擇 步進(jìn)電機(jī)的保持轉(zhuǎn)矩 [23]， 相當(dāng)于 傳統(tǒng)電機(jī)的“功率”。 Tf 力矩負(fù)載： Tf = G 圖 力矩曲線圖 （ 3） 步過(guò)電機(jī)轉(zhuǎn)速的選擇 轉(zhuǎn)速 與 電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩成反比 ，所以也需要考慮。 為選擇合適的尺寸驅(qū)動(dòng)馬達(dá)，可估計(jì)機(jī)器人每個(gè)關(guān)節(jié)的扭矩和功率。 河北工業(yè)大學(xué) 20xx 屆本科畢業(yè)論文 18 圖 1103HB125433 步進(jìn)電機(jī) 圖 步進(jìn)電機(jī)的技術(shù)參數(shù) 行星減速器 下圖為與 1103HB125433 步進(jìn)電機(jī)相配的 行星 減速箱，電機(jī)的保持轉(zhuǎn)矩為 8 N*m，故選擇速比為 6 的減速器，即為 110HJ6， (如圖 )。與摩擦傳動(dòng)不同，嚙合傳動(dòng)能確保傳動(dòng)比的準(zhǔn)確性，并且可用在功率較大的地方。根據(jù)實(shí)際要求和功能的實(shí)現(xiàn)，我們選擇了固定式剛性聯(lián)軸器。根據(jù)所需聯(lián)軸器所傳遞的轉(zhuǎn)矩不 同來(lái)選擇不同的聯(lián)軸器，選擇的型號(hào)是 GB/T 5843— 20xx 。根據(jù)設(shè)計(jì)的整體內(nèi)容，需要選擇錐齒輪，（如圖 ）。 按軸線的形狀分類，軸可以分為曲軸和直軸，使用曲軸的地方不是很多，大多數(shù)使用的是直軸。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)該遵循一定的原則：一是節(jié)約使用材料，減少軸的重量，最好使用截面系數(shù)相對(duì)較大的截面形狀的軸；二是設(shè)計(jì)出的軸，要使按裝在上面的零、部件更容易拆裝，修理，軸上的零件有精確的安裝位置；三是其結(jié)構(gòu)應(yīng)該能提高其強(qiáng)度，減小出現(xiàn)應(yīng)力集中的現(xiàn)象；四是所設(shè)計(jì)的軸應(yīng)該易于制造加工，并且能保證其精度。為了改善碳素鋼力學(xué)性能，要進(jìn)行 正火或調(diào)質(zhì)處理。小齒輪軸中， 1 鍵槽與聯(lián)軸器配合，3 鍵槽與齒輪配合， 2 為軸間，深溝球定位在此軸間上，保證了軸向定位。其中，聯(lián)軸器的效率為 ，軸承效率為 ，其他動(dòng)作部分的效率為 . 在選擇步進(jìn)電機(jī)和減速箱時(shí)，我們已經(jīng)確定了電機(jī)型號(hào)為 1103HB125433，其額定電流是 A，保持轉(zhuǎn)矩為 8 N*m ，重量為 5KG ，工作時(shí)電壓為 36V，發(fā)送功率是 河北工業(yè)大學(xué) 20xx 屆本科畢業(yè)論文 22 W ，選擇的減速箱型號(hào) 是 110HJ6，這種減速箱的最大輸出轉(zhuǎn)矩為 180 N*M 。 3是平行四邊形機(jī)構(gòu)的加強(qiáng)版結(jié)構(gòu)，提高了機(jī)構(gòu)的剛度。 7和 4 是相對(duì)應(yīng)的軸承座。然后將軸徑圓整為標(biāo)準(zhǔn)直徑。最后，使用autocad 繪制了二維裝配圖，結(jié)束了本此課題的設(shè)計(jì)。37(6):693700. [6] 郝正偉 ,劉丹 ,馬素慧 ,李建民 ,郭霞 ,趙雅寧 . Lokomat 康復(fù)訓(xùn)練機(jī)器人對(duì)腦卒河北工業(yè)大學(xué) 20xx 屆本科畢業(yè)論文 26 中患者下肢運(yùn)動(dòng)功能恢復(fù)的影響 [J]. 山東醫(yī)藥 . 20xx(28) [7] 王人成 ,程方 ,賈曉紅 ,等 .減重步行康復(fù)機(jī)器人研究進(jìn)展 [J].康復(fù)醫(yī)學(xué)工程 ,20xx,23(4):366368. [8] 陳峰 .可穿戴型助力機(jī)器人技術(shù)研究 [D].中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)博士學(xué)位論文 .20xx:311. [9] TA Thrasher, MR Popovic. “Functional electrical stimulation of walking: Function, exercise and rehabilitation” Annales Readapt Med Phys. 20xx。29(1):5961. [16] 張曉超，顏慶，張立勛 .一種新型三自由度下肢康復(fù)訓(xùn)練機(jī)器人步態(tài)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析及仿真 .自動(dòng)化技術(shù)與應(yīng)用， 20xx,24（ 3）： 3235. [17] 張立勛，夏昊昕，王嵐 .下肢康復(fù)巡禮 .應(yīng)用科技， 20xx,31（ 2）： 37. [18] 程方 ,賈曉紅 ,王人成 ,等 .減重步行康復(fù)機(jī)器人研究進(jìn)展 [J].康復(fù)醫(yī)學(xué)工程 ,20xx,23(4):366368. [19] 陳峰 .可穿戴型助力機(jī)器人技術(shù)研究 [D].中國(guó)科學(xué)技術(shù) 大學(xué)博士學(xué)位論文 .20xx:311. [20] 趙唯偉 . 臥式下肢康復(fù)機(jī)器人控制系統(tǒng)研究 [21] 余暉 . 可穿戴式三自由度踝足運(yùn)動(dòng)康復(fù)外骨骼系統(tǒng)研究與開發(fā) [D]. 浙江大學(xué) 20xx [22] 羅安 . 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的最優(yōu)控制 [J]. 微電機(jī) . 1996(02) [23] 馮志華 . 步進(jìn)電機(jī)運(yùn)行精度分析及細(xì)分電路的合理使用 [J]. 微電機(jī) . 1995(04) [24] 關(guān)保國(guó) ,鐘偉弘 ,張善青 . 步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)及微機(jī)控制 [J]. 天津理工學(xué)院學(xué)報(bào) . 20xx(02) [25] 機(jī)電傳動(dòng)控制（第五版 ） /孟清秀 鄧星鐘 等編著 .— 武漢：華中科技大學(xué)出版社， 河北工業(yè)大學(xué) 20xx 屆本科畢業(yè)論文 27 致 謝 論文寫到這里，不免有些傷感，完成本次課題的設(shè)計(jì)也就意味著，大學(xué)本科四年的學(xué)習(xí)生活即將
研究報(bào)告相關(guān)推薦
鄂ICP備17016276號(hào)-1