学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

卧式下肢康复训练机器人

作　者: 方涛涛
导　师: 韩建海
学　校: 河南科技大学
专　业: 机械电子工程
关键词: 下肢康复训练机器人 四自由度机械臂 康复模式 卧式康复动作 脑中风
分类号: TP242
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
下　载: 11次
引　用: 0次
阅　读: 论文下载
 

内容摘要


下肢康复机器人是一种辅助康复类医疗机器人，它是康复医学与机器人学相结合的产物，它以脑的可塑性和下肢的运动再学习理论为依据，涉及康复医学、计算机科学、机械学科、机器人学、控制理论等多个领域，是当今国内外研究的热点。本文研究的卧式下肢康复机器人是一种特殊的下肢康复设备，其主要用于对脑卒中患者的早前康复，也可用于为长期卧床的偏瘫患者做日常下肢活动康复，可以有效改善患者下肢血液循环、防止关节僵化。本文依据国内外康复机器人研究现状，从康复理论角度出发，结合下肢解剖学与中医按摩推拿理论，对人体下肢结构、正常人卧式下肢运动姿态和常用中医下肢按摩推拿手法进行了分析，提出了卧式下肢康复的六种康复动作和机器人的总体架构。基于Croe1.0软件平台构建四自由度机械臂三维模型，对系统做了运动学和动力学仿真，根据仿真结果验证了结构的可行性，选择了合适的驱动源。根据临床应用和安全性原则设计并制作了适应不同身高、左右下肢、不同高低病床的四自由度机械臂，并对系统进行了动力学和运动学分析计算，在此基础之上，对卧式下肢康复机器人的控制系统分析与设计，成功研制了卧式下肢康复训练机器人实验样机。通过对卧式下肢康复训练机械臂的实验，可知机器人动作平稳，实现了各康复动作角度和速度可调，机构运动无死点，体验者感觉下肢舒适，证明了机器人机械系统、驱动系统以及控制系统的设计是合理的，满足了下肢康复训练动作的需求，具有较高的使用价值和市场前景。

全文目录


摘要  2-3
ABSTRACT  3-8
第1章 绪论  8-16
  1.1 引言  8-9
  1.2 国内外研究现状  9-14
  1.3 研究目的、意义及主要内容  14-16
    1.3.1 研究目的、意义  14-15
    1.3.2 研究内容  15-16
第2章 机器人总体方案设计及运动学仿真  16-36
  2.1 康复医学理论及康复动作分析  16-20
    2.1.1 人体下肢结构分析  16-19
    2.1.2 依据中医按摩推拿理论制定下肢康复动作  19-20
  2.2 卧式下肢康复训练机器人总体方案设计  20-22
    2.2.1 系统总体要求  21
    2.2.2 总体方案设计  21-22
  2.3 卧式下肢康复机器人结构参数确定  22-24
    2.3.1 机器人自由度个数确定及结构选择  22-23
    2.3.2 机器人相对于人的工作坐标以及机械臂尺寸确定  23-24
  2.4 三维建模及运动学仿真  24-36
    2.4.1 三维模型建立  25-28
    2.4.2 运动学仿真  28-36
第3章 机械结构设计与样机制作  36-52
  3.1 驱动方式选择  36-37
  3.2 机械臂结构设计  37-38
  3.3 踝关节装置结构设计  38-39
  3.4 升降机构设计  39-41
  3.5 整体布局及安装  41
  3.6 系统三维动力学仿真  41-45
    3.6.1 仿真条件设定  42-43
    3.6.2 具体方法及结果分析  43-45
  3.7 元件选型与设计  45-49
    3.7.1 减速器和电机选型  46-48
    3.7.2 特殊结构减速器设计  48-49
  3.8 样机制作与装配  49-50
  3.9 机械臂工作原理及使用方法  50-52
第4章 卧式下肢康复训练机器人运动及动力学分析  52-62
  4.1 系统运动学分析  52-57
    4.1.1 卧式下肢康复训练机器人运动学  52-55
    4.1.2 人体下肢运动学  55-56
    4.1.3 人机一体化运动学分析  56-57
  4.2 机械臂静力学计算及动力学分析  57-62
    4.2.1 系统静力学计算  57-58
    4.2.2 系统动力学分析  58-62
第5章 控制系统设计  62-72
  5.1 控制方案设计  62-64
  5.2 控制系统平台构建  64
  5.3 控制系统硬件介绍  64-67
  5.4 控制程序设计  67-72
第6章 卧式下肢康复训练机器人实验  72-88
  6.1 样机调试  72-74
  6.2 康复训练控制模式研究  74-77
    6.2.1 患者被动康复模式  74-76
    6.2.2 患者主动康复模式的探讨  76-77
  6.3 运动控制卡控制模式选择  77-80
  6.4 康复训练实验  80-87
    6.4.1 康复动作一  80-83
    6.4.2 康复动作五  83-87
  6.5 实验总结  87-88
第7章 总结与展望  88-90
  7.1 课题研究工作总结  88
  7.2 本课题的创新点  88
  7.3 展望  88-90
参考文献  90-93
附录 A 样机加工部分零件图  93-95
附录 B 电机控制回路原理图  95-96
致谢  96-97
攻读硕士学位期间的研究成果  97

相似论文

  1. 穿戴式下肢康复训练器研究与初步实现,TP242
  2. 珠蛋白在缺血及氧化损伤条件下神经保护作用的研究,R363
  3. 下肢康复训练机器人的设计与分析,TP242
  4. 脑瘫患儿家庭康复训练实施现状及影响因素调查,R473.2
  5. 基于四自由度机械臂控制系统的设计与研究,TP241
  6. 下肢康复机器人控制及实验研究,TH789
  7. 下肢康复训练机器人的研究,TP242
  8. 下肢康复训练机器人关键技术研究,TP242.3
  9. 1.压力梯度和斑块回声特征共同影响颈内动脉斑块的稳定性 2.颈动脉内膜切除术治疗症状性颈动脉狭窄长期随访的临床研究,R651.12
  10. 缺血预处理通过PI3-K/Akt和ERK1/2信号通路减轻缺血性脑损伤的实验研究,R743.3
  11. 3.0T MRI R2\'和T2\'随年龄变化规律及在急性缺血性脑中风中的初步临床应用,R743.3
  12. 头针治疗缺血性脑中风机制探讨,R246.6
  13. 四自由度机械臂网络化远程控制系统的设计与实现,TP242
  14. 下肢康复训练机器人手持控制器的研究,TP242
  15. 脑缺血再灌注模型大鼠电针干预后脑区炎性因子IL-1β，ICAM-1变化研究,R245
  16. 脚踏式下肢康复训练机器人的研究与实现,TP242
  17. 三结合康复模式对脑性瘫痪儿童生存质量的影响,R742.3
  18. SO_2吸入诱导缺血性脑中风发生发展的分子机制研究,R743.3
  19. 下肢康复训练机器人人机交互系统的设计与实现,TP242
  20. 自噬溶酶体途径在大鼠脑永久性缺血损伤引起的神经细胞死亡中的作用及机制,R743

中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 自动化技术及设备 > 机器人技术 > 机器人
© 2012 www.xueweilunwen.com