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外骨骼下肢康复机器人的机理及试验研究

更新时间：2020-04-14 20:37:34 大小：3M 上传用户：zhiyao6查看TA发布的资源 标签：机器人 下载积分：3分 评价赚积分 （如何评价?） 打赏 收藏 评论(0) 举报

资料介绍

外骨骼下肢康复机器人是一种结合人机工程学、机电一体化、康复医学等多种学科的相关知识所设计制造出来的机械系统。用以帮助医疗人员对下肢偏瘫、下肢无力等下肢有功能障碍的患者，进行运动锻炼和康复治疗。随着外骨骼康复机器人可靠性的不断提高，对现有医疗水平的完善与进步起着非常重要的意义。

  本文查阅大量文献资料，分析研究现有外骨骼下肢康复机器人的性能特点，针对外骨骼下肢康复机器人机构的传递效率较低，且制造、维护及使用的费用比较高的问题，结合人体步态运动生理结构的特点，提出了一种以直线运动机构为动力源的气动式外骨骼下肢康复机器人。以提高机构传递效率为设计优化目标，对人体在矢状面内进行步态康复训练的问题进行研究，使其更好满足患者的使用要求。

  通过深入研究人体下肢生理结构和人体步态运动规律，确定了所研究的人体下肢长度及关节的运动范围，提出了适用于三维仿真和实物试验的可调节腿部长度的人体下肢模型。运用MATLAB软件采用数值计算的方法对外骨骼下肢康复机器人的进行了几何参数优化，建立运动学模型和力学模型，分析了气缸移动行程与关节转角间的变化情况，并在恒定输入力的条件下，其关节输出力矩的变化情况，并利用ADAMS软件对运动学模型和力学模型进行验证，证明了利用数值分析法建立的运动学模型和力学模型的正确性与可靠性。根据几何参数优化的结果，通过SOILDWORKS软件建立了外骨骼下肢康复机器人的三维模型。在ADAMS环境中，对外骨骼下肢康复机器人进行了运动学仿真，其结果显示腿部模型运动过程确实近似于人体运动步态行走的过程。同时，基于51单片机最小系统设计外骨骼硬件电路控制板，对人体步态时序图进行研究，根据人体步态运动特征和康复训练要求，设计出了具有3个功能的程序流程图，以实现对外骨骼装置控制程序的设计。最后，建立外骨骼下肢康复机器人试验平台进行实验，其实验结果满足人体步态运动要求，验证了机构设计合理性与准确性，为产品的研发以及后续的改进起到了推动作用。

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