【正文】 黑龍江工程學(xué)院學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 29 結(jié) 論 本論文綜合了各種上肢康復(fù)機(jī)器人的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，根據(jù)實(shí)際應(yīng)用的基礎(chǔ)上，通過對上肢的各種運(yùn)動(dòng)原理的分析之后，設(shè)計(jì)出了這種 坐式上肢康復(fù)訓(xùn)練機(jī)器人，采用電機(jī)驅(qū)動(dòng)，用單片機(jī)進(jìn)行控制的方式。 2 2 6 0 0 9 6 02 4 2DDL A D D A???? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 通過查表《同步齒形帶接線長度》后，取 39。 在本次設(shè)計(jì)中選擇的蝸桿減速器型號是 WD60，廠家是河北橋興減速機(jī)制造有限公司。本章基本確定了康復(fù)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)方案，在 接下來的章節(jié)中，將對所需的電機(jī)、聯(lián)軸器以及蝸桿的選擇。把手貫穿于光桿滑軌， 并與同步帶連接在一起，啟動(dòng)電機(jī)，就能夠?qū)崿F(xiàn)上肢的分合康復(fù)訓(xùn)練。 黑龍江工程學(xué)院學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 10 可伸縮立柱由立柱座（箱體）、外套筒、內(nèi)套筒組成；而使之伸縮的機(jī)構(gòu)包括直流電機(jī)、錐齒輪副、絲杠螺母副。 立柱的外套筒通過螺栓與立柱軸承套和立柱座連接在一起，絲杠通過裝在軸承套中的兩個(gè)角接觸球軸承定位和固定。但是，目前康復(fù)訓(xùn)練機(jī)器人的研究仍然處于起步階段。在治療過程中 ,把中風(fēng)病人的手臂固定在一個(gè)特制的手臂支撐套中 ,手臂支撐套固定在機(jī)器人臂的末端。法國 Evry 大學(xué)研制了一種移動(dòng)式康復(fù)機(jī)器人 ARPH[7]，使用者可以從工作站實(shí)施遠(yuǎn)程控制，使移動(dòng)機(jī)器人實(shí)現(xiàn)定位和抓取工作。國內(nèi)外許多研究機(jī)構(gòu)都在這方面取得了不錯(cuò)的研究結(jié)果。隨著國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，這個(gè)特殊群體已得到了更多人的關(guān)注，為了提高他們的生活質(zhì)量，治療、康復(fù)和服務(wù)于他們的產(chǎn)品的技術(shù)和質(zhì)量也在相應(yīng)地提高。但各單位一般根據(jù)期刊的主管單位的級別來對期刊劃為省級期刊和國家級期刊。 2) 著錄參考文獻(xiàn)能方便地把論文作者的成果與前人的成果區(qū)別開來。 有資格申請學(xué)位并為申請學(xué)位所寫的那篇畢業(yè)論文就稱為學(xué)位論文，學(xué)士學(xué)位論文。 本文從使用的角度對人體上肢的運(yùn)動(dòng)原理進(jìn)行了分析，設(shè)計(jì)出了一種坐式上肢康復(fù)訓(xùn)練機(jī)器人，用于心腦血管疾病 致癱或者意外事故所造成上肢損傷的患者作上肢及其相關(guān)關(guān)節(jié)的康復(fù)訓(xùn)練。在我國康復(fù)醫(yī)學(xué)工程雖然得到了普遍的重視，而康復(fù)機(jī)器人研究仍處于起步階段，一些簡單康復(fù)器械遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足市場對智能化、人機(jī)工程化的康復(fù)機(jī)器人的需求，有待進(jìn)一步的研究和發(fā)展。此種類型的機(jī)械手是早期的工業(yè)機(jī)器人在康復(fù)系統(tǒng)領(lǐng)域內(nèi)的一次成功應(yīng)用。當(dāng)人的肢體受外傷燒傷或做手術(shù)后，由于受傷組織的皮膚、韌帶和肌肉失去彈性而導(dǎo)黑龍江工程學(xué)院學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 5 致肢體運(yùn)動(dòng)的速度和范圍受到限制 [9]。為了鼓勵(lì)患者進(jìn)行康復(fù)訓(xùn)練，提高康復(fù)訓(xùn)練的效果，在訓(xùn)練過程中吸引患者的興趣是一個(gè) 主要方面。同時(shí)，通過臨床上使用積累的大量數(shù)據(jù)，將有助于認(rèn)識訓(xùn)練參數(shù)與康復(fù)效果之間的關(guān)系，從而能夠在機(jī)器人輔助腦神經(jīng)康復(fù)治療上取得更大的突破。 前后擺機(jī)構(gòu)設(shè)（如圖 所示：） 康復(fù)機(jī)器人前后擺機(jī)構(gòu)主要的功能是對患者的上肢進(jìn)行前后擺康復(fù)訓(xùn)練。在前后擺的機(jī)構(gòu)中，主要有兩個(gè)零部件，一個(gè)是與立柱連接的立柱座，另一個(gè)就是康復(fù)機(jī)器人的機(jī)座。于是在橫梁的中部開槽，用螺釘對中部軸承套的定位來實(shí)現(xiàn)帶的張緊。 對于旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，當(dāng)系統(tǒng)勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，機(jī)械的負(fù)載功率為 g g LP Tw? / ? () 式中 gT —— 負(fù)載轉(zhuǎn)矩， N. m Lw —— 旋轉(zhuǎn)角速度， rad/s ? —— 系統(tǒng)的傳動(dòng)效率 當(dāng) ? =30176。 取摩察系數(shù) f = 黑龍江工程學(xué)院學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 19 當(dāng)量摩擦角 39。 軸徑 ? ?3 m in11 6 m m 0 . 1 ebMdd???? （ 2）綜合系數(shù)的計(jì)算 由經(jīng)直線插入，知道因軸肩而形成的理論應(yīng)力集中為 ??? ， ??? ， 軸的材料敏感系數(shù)為 ??q ， ??q ， 故有效應(yīng)力集中系數(shù)為： )1(1 ???? ??? ?qk )1(1 ???? ??? ?qk 查得尺寸系數(shù)為 ??? ，扭轉(zhuǎn)尺寸系數(shù)為 ??? ，軸采用磨削加工，表面質(zhì)量系數(shù)為 ?? ?? ?? ，軸表面未經(jīng)強(qiáng)化處理，即 1?q? ，則綜合系數(shù)值為 ???? ???? ??kK ???? ???? ??kK 黑龍江工程學(xué)院學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 25 圖 前后擺傳動(dòng)軸受力示意圖 （ 3）碳鋼系數(shù)的確定 碳鋼的特性系數(shù)取為 ??? ， ??? 。但是，要實(shí)現(xiàn)對其更加完美的設(shè)計(jì)，還有一些工作需要進(jìn)行，對一些地方進(jìn)行進(jìn)一步的完善： （ 1） 對手臂的固定還有待進(jìn)一步完善，使得對手臂的固定能是患者感覺更加的舒適； （ 2） 在整體框架結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方面還有空間進(jìn)一步的完善、進(jìn)一步減小整體結(jié)構(gòu)的重量。在本設(shè)計(jì) 中鍵起到了傳遞力和運(yùn)動(dòng)的作用，因此鍵的選擇要達(dá)到一定的強(qiáng)度，防止因鍵連接的強(qiáng)度不夠?qū)е碌逆I斷裂，影響康復(fù)機(jī)器人整個(gè)結(jié)構(gòu)的正常運(yùn)行，甚至發(fā)生事故。A 根 據(jù)實(shí)際設(shè)計(jì)情況，設(shè)定帶輪的中心距 39。 升降機(jī)構(gòu)中，聯(lián)軸器為 G425T；前后擺動(dòng)機(jī)構(gòu)總電機(jī)與渦輪蝸桿連接的減速器是G463T，都是廣州鉅人自動(dòng)化設(shè)備有限公司的產(chǎn)品，具體各參數(shù)見表 。工作時(shí)，啟動(dòng)電機(jī)，在單片機(jī)的控制下，帶動(dòng)手柄繞電機(jī)軸旋轉(zhuǎn)，從而帶動(dòng)手腕的轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)手腕的康復(fù)訓(xùn)練 [16]。 經(jīng)過充分的考慮，上肢分合運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)借助安裝在橫梁上帶傳感器的直流減速電機(jī)、同步齒形帶傳動(dòng)副、光感滑軌和把手來實(shí)現(xiàn)。前后擺電機(jī)通過滑塊型彈性聯(lián)軸器與蝸桿減速器相連，蝸桿減速器通過 HL 型柱銷彈性聯(lián)軸器與傳動(dòng)軸相連。就本設(shè)計(jì)而言，設(shè)計(jì)的主體是兩根可升降的立柱，放于地面與立柱相連的機(jī)座、橫梁、與機(jī)座相連的立柱座、同步齒型 帶及帶輪等等。 3. 力反饋：機(jī)器人應(yīng)該能夠?qū)崟r(shí)檢測患者與機(jī)器人之間的相互作用力 ，在患者主動(dòng)能力不足時(shí)提供更大的輔助，而在患者有能力完成動(dòng)作時(shí)，適當(dāng)減小輔助甚至施加阻力，以便充分發(fā)揮患者殘存的功能。單手刀技術(shù)水平限制，長期停留在“打關(guān)節(jié)”康復(fù)范圍。這種機(jī)械手已經(jīng)成為面向應(yīng)用的流行設(shè)計(jì)， KARES[5]系統(tǒng)，就是一種基于輪椅的機(jī)械手系統(tǒng)，在電動(dòng)輪椅上安裝了一個(gè)六自由度的機(jī)械手，能夠幫助行動(dòng)不便的老人和殘疾人獨(dú)立的行動(dòng)。 康復(fù)機(jī)器人有兩種：輔助型康復(fù)機(jī)器人和康復(fù)訓(xùn)練機(jī)器人 [3]。 noise 黑龍江工程學(xué)院學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 2 第 1 章 緒論 概述 據(jù)報(bào)道，我國 60 歲以上的老年人已有 億，占全國人口的 11％，到 2050 年將達(dá)到 億。論文的內(nèi)容必須符合歷史唯物主義和唯物辯證法，符合“實(shí)事求是”、“有的放矢”、“既分析又綜合” 的科學(xué)研究方法。黑龍江工程學(xué)院學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) I ABSTRACT ................................................................................................................................1 第 1 章 緒論 .............................................................................................................................2 概述 ..............................................................................................................................2 康復(fù)機(jī)器人的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 ......................................................................................3 上肢康復(fù)機(jī)器人系統(tǒng)的發(fā)展前景 ....................................................................................6 本課題主要研究內(nèi)容 ....................................................................................................7 第 2 章 總體結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì) ........................................................................................................8 總體方案設(shè)計(jì) ................................................................................................................8 康復(fù)機(jī)器人框架造型的設(shè)計(jì) ...................................................................................... 11 本章 小 結(jié) .................................................................................................................. 12 第 3 章 伺服元件選擇 ............................................................................................................. 13 電機(jī)選擇 ................................................................................................................... 13 升降機(jī)構(gòu)電機(jī)選擇 ............................................................................................ 13 前后擺機(jī)構(gòu)電機(jī)選擇 .......................................................................................... 14 分合機(jī)構(gòu)電機(jī)選擇 ............................................................................................. 15 手腕轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)電機(jī)的選擇 ................................................................................. 16 聯(lián)軸器選擇 ................................................................................................................ 16 蝸輪蝸桿減速器的選擇 .............................................................................................. 17 本章小結(jié) ................................................................................................................... 17 第 4章 機(jī)械機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)與計(jì)算 .................................................................................................... 18 絲杠設(shè)計(jì) .................................................................................................................. 18 錐齒輪設(shè)計(jì) ............................................................................................................... 19 同步齒形帶設(shè)計(jì) ........................................................................................................ 21 軸設(shè)計(jì)與校核 ................................................................