下肢助行器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與仿真分析.pdf

1、動(dòng)力式助行器是現(xiàn)代機(jī)器人技術(shù)與人體康復(fù)需求相結(jié)合的產(chǎn)物，是對(duì)下肢癱瘓者進(jìn)行行走功能評(píng)估、診斷、恢復(fù)、步行代償以及護(hù)理所需的各種助行設(shè)備。國外的助行器研究比較發(fā)達(dá)，而我國在下肢康復(fù)領(lǐng)域的研究剛剛起步，因此課題的研究具有重要的實(shí)際應(yīng)用意義。
　　本課題研究的是穿戴式動(dòng)力下肢助行器，將它固定在使用者身上，由驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)下肢各關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)，以模擬正常人體步態(tài)，從而帶動(dòng)下肢癱瘓患者重新站立行走。
　　論文在查閱了國內(nèi)外相關(guān)文獻(xiàn)資料，調(diào)研了相

2、關(guān)研究背景及進(jìn)展的基礎(chǔ)上，總結(jié)了下肢助行器的主要研究內(nèi)容和所需解決的關(guān)鍵問題。通過對(duì)人體下肢骨骼肌肉的研究，分析了人體步態(tài)特征，為后面運(yùn)動(dòng)學(xué)分析提供了基礎(chǔ)。
　　論文討論了下肢助行器的設(shè)計(jì)原則，對(duì)助行器的尺寸、關(guān)節(jié)自由度、驅(qū)動(dòng)方式以及人機(jī)界面進(jìn)行了分析。在此基礎(chǔ)上，對(duì)電機(jī)驅(qū)動(dòng)和電動(dòng)推桿驅(qū)動(dòng)兩種方案構(gòu)建了助行器的機(jī)械結(jié)構(gòu)模型;根據(jù)前期的步態(tài)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，利用ADAMS軟件進(jìn)行了運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)的仿真分析，根據(jù)仿真結(jié)果對(duì)電機(jī)和推桿進(jìn)行了選型

3、，仿真結(jié)果與人體步態(tài)數(shù)據(jù)對(duì)比分析，驗(yàn)證了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與驅(qū)動(dòng)選型的合理性。設(shè)計(jì)制造了下肢助行器的樣機(jī)，為后面的控制部分設(shè)計(jì)提供了實(shí)物基礎(chǔ)。
　　最后分析了下肢助行器的總體控制方案，并將模型導(dǎo)入matlab中，添加了PID控制器、驅(qū)動(dòng)器、傳感器等控制元件后，對(duì)下肢助行器模型進(jìn)行了控制仿真，仿真結(jié)果可以為后續(xù)的控制設(shè)計(jì)提供參考。
　　本文設(shè)計(jì)的下肢助行器結(jié)構(gòu)合理，具有較高的操作安全性、運(yùn)動(dòng)協(xié)調(diào)性和佩戴舒適性，為后續(xù)佩戴助行器進(jìn)行行走穩(wěn)