手腕康復(fù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)-資料下載頁(yè)
2025-08-19 13:40本頁(yè)面
【導(dǎo)讀】隨著腦中風(fēng)和意外人群的增多，康復(fù)機(jī)器人的需求量越來(lái)越顯著。器人需求量的增多對(duì)康復(fù)機(jī)械設(shè)計(jì)及制造提出了更高的要求。為了及時(shí)恢復(fù)中風(fēng)。該機(jī)械設(shè)計(jì)主要包括腕部的2個(gè)自由度設(shè)計(jì)：手腕俯仰、手腕偏轉(zhuǎn)。仰采用液壓缸，偏轉(zhuǎn)在用舵機(jī)及其輔助的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。本論文對(duì)手腕的活動(dòng)進(jìn)行了
【正文】 裝配圖和平面圖及平面圖的尺寸。 確定了設(shè)計(jì)的動(dòng)力源及其結(jié)構(gòu)。 天津工業(yè)大學(xué) 2020屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 20 第五章 支撐件設(shè)計(jì) 為了滿足手腕左右擺動(dòng)，動(dòng)力裝置選用舵機(jī)。需要設(shè)計(jì)一個(gè) 支撐件 滿足舵機(jī)所需 支點(diǎn)，才能實(shí)現(xiàn)手腕在空間范圍內(nèi)的左右擺動(dòng)。 視圖 機(jī)架 solidworks 圖： 圖 521 舵機(jī)三維視圖 天津工業(yè)大學(xué) 2020屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 21 圖 522 舵機(jī) cad 圖 機(jī)架尺寸及結(jié)構(gòu)如以上兩圖所示。 本章主要介紹了設(shè)計(jì) 支撐板 的原因、機(jī)架的結(jié)構(gòu)（機(jī)架的立體視圖）以及機(jī)架的尺寸。 天津工業(yè)大學(xué) 2020屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 22 第六章 數(shù)據(jù)計(jì)算 由夾緊力的大小來(lái)確定所用缸徑的大小 根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)原理知， 液壓缸 作用力的大小取決于汽缸缸徑，隨著現(xiàn)代化社會(huì)的進(jìn)步及工業(yè)的迅速發(fā)展，缸徑 d越來(lái)越趨近于標(biāo)準(zhǔn)化。在夾具體設(shè)計(jì)過(guò)程中一般需要先預(yù)選其缸徑，然后通過(guò)驗(yàn)算來(lái)確定是否合適，在某種情 況下也可以通過(guò)改變型板的大小來(lái)滿足氣缸行程進(jìn)而實(shí)現(xiàn)夾緊定位。 如圖所示，此為 液壓缸 簡(jiǎn)化圖 ： 圖 61 液壓缸簡(jiǎn)化圖 由杠桿平衡理論 P*A=F*B 其中， P代表的是單桿 液壓缸 的推力， Kgf F代表的是夾緊力， kgf A代表的是 液壓缸 作用力臂， mm B代表的是 液壓缸 夾緊力臂， mm 根據(jù) 液壓缸的 運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)原理： 其中 ： η代表的是 液壓缸 的承受載荷效率，是 液壓缸 運(yùn)動(dòng)桿受到的軸向力與理論輸出的比值 d代表的是 液壓 缸的缸徑， cm P代表的是 液壓缸 系統(tǒng)的使用壓力， kgf/cm 將所掌握的數(shù)據(jù)帶入到公式中并通過(guò)公式求出夾緊力的大小 F 根據(jù)實(shí)踐的經(jīng)驗(yàn)，夾緊力一般小于 30kgf 的時(shí)候才可 以滿足 俯仰 的要求本次課程設(shè)計(jì)所采用的氣缸是直徑為 16mm，選取的 液 壓 p是 5kgf/ 2cm ，效率η為%，并取上邊的位置定為 A/B=70/160 由此計(jì)算出 F=30kgf。 若取天津工業(yè)大學(xué) 2020屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 23 下方來(lái)進(jìn)行計(jì)算 A/B=70/90，同樣的方法計(jì)算出 F=30kgf,由上可以得出結(jié)論此 液壓缸 符合要求； 由設(shè)計(jì)要求來(lái)確定所選液壓缸行程 為了拆卸方便，不跟打開(kāi)以后的其他部件相發(fā)生干涉，需要在設(shè)計(jì)過(guò)程中留一定的工作余 量 也就是一定距離通常情況 下，汽缸在使用過(guò)程中不需要用滿行程，在進(jìn)行夾具設(shè)計(jì)中，需要保留至少 5mm的運(yùn)行量，來(lái)防止活塞與 液壓缸 的端蓋發(fā)生碰撞。 對(duì)于 液壓缸 的行程主要有三種分別是標(biāo)準(zhǔn)的行程、長(zhǎng)行程以及最大的行程。而標(biāo)準(zhǔn)行程一般由汽缸的缸徑?jīng)Q定，一般不需要特殊訂購(gòu)，然而非標(biāo)準(zhǔn)的行程就需要根據(jù)特殊情況向廠家來(lái)訂購(gòu)合適的汽缸，根據(jù)本次課程設(shè)計(jì)的校核計(jì)算將行程次行程定為 60mm。 為了滿足設(shè)計(jì)要求，人體手腕左右擺動(dòng)的范圍是 70度，左偏 15 度右偏 55度，所以舵機(jī)的活動(dòng)角度應(yīng)該在： 15186。X55186。 之間。 由舵機(jī)的選型可以知道：舵機(jī)的 V=49r/min 舵機(jī)的扭矩 T= 功率的計(jì)算公式： P = T * n / 9550 ； T = 9550P / n P 功率，千瓦， kw； T 扭矩， 牛米 ， Nm； n 轉(zhuǎn)速，每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)， r / min，9550 是常數(shù) 所以 P= 為了給舵機(jī)增加支點(diǎn)，需要設(shè)計(jì)舵機(jī)的空間軌跡?？臻g軌跡如圖所示： 天津工業(yè)大學(xué) 2020屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 24 圖 631 舵機(jī)的空間軌跡 如上圖可知，設(shè)計(jì)的空間軌跡是一個(gè)圓形槽式軌跡。手掌實(shí)際運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，不需要整個(gè)軌跡，為了保持設(shè)計(jì)的美觀性把軌跡完整化。 活動(dòng)連桿的初始位置與機(jī)架中心成： COS X= ARC Y= 所以 Y=(約數(shù) ) 綜上所述：舵機(jī)的空間活動(dòng)范圍是起點(diǎn)上下各家 85186。 以水平面為標(biāo)準(zhǔn)上方： 85186。Y= 下方： 85+Y= 本章主要介紹了設(shè)計(jì)過(guò)程中的數(shù)據(jù)計(jì)算，包括液壓缸、舵機(jī)功率和舵機(jī)的空間軌跡。 天津工業(yè)大學(xué) 2020屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 25 第七章 結(jié)論 機(jī)器人行業(yè)的發(fā)展在近些年國(guó)家經(jīng)濟(jì)發(fā)展中起著重要作用。近些年隨著康復(fù)機(jī)器人 行業(yè)的火爆發(fā)展，為全世界受到意外傷害和中風(fēng)人群帶來(lái)了福音。為了進(jìn)一步提高康復(fù)效率，各國(guó)的科學(xué)家和學(xué)者堅(jiān)持不懈努力對(duì)康復(fù)機(jī)械進(jìn)行研究改進(jìn)。 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的題目是手腕康復(fù)系統(tǒng)機(jī)械設(shè)計(jì)，本著設(shè)計(jì)能夠適應(yīng)大部分人群的需求采用抽樣調(diào)查的方法對(duì)身邊的人群進(jìn)行調(diào)查的數(shù)據(jù)進(jìn)行整理分析得出具有說(shuō)服力的尺寸。得出尺寸后選擇能夠滿足設(shè)計(jì)需要的動(dòng)力源及動(dòng)力機(jī)構(gòu)，對(duì)選擇的液壓缸和舵機(jī)進(jìn)行研究改進(jìn)，滿足設(shè)計(jì)需求。選擇舵機(jī)進(jìn)行腕部的偏轉(zhuǎn)，液壓缸進(jìn)行腕部的俯仰手指的屈伸，步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行肘部的俯仰。 本次設(shè)計(jì)為以后進(jìn)一步研究手腕康復(fù)機(jī) 械提供了新的想法和研究思路，希望康復(fù)機(jī)械的研究越來(lái)越深入，能夠適應(yīng)普通人群的經(jīng)濟(jì)能力。 天津工業(yè)大學(xué) 2020屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 26 參考文獻(xiàn) [1] 宋寶玉 .機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū) ． 高等教育出版社 ， 2020， 97 [2] 范孝良 .機(jī)械制造設(shè)計(jì)基礎(chǔ) 電子工業(yè)出版社， [3] 胡仁喜 .精通 Solidworks 2020 產(chǎn)品設(shè)計(jì) .電子工業(yè)出版社， [4] 楊曙東 ． 液壓傳動(dòng)與氣壓傳動(dòng) ．中國(guó)專利， 華中科技大學(xué)出版社 [5] Vincenzo Niola， Cesare Rossi， Segio Savin， Stefano Troncone， AN Underacturated MechanicslHand,September 35,2020
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