坐姿肢體協(xié)調(diào)訓(xùn)練康復(fù)機(jī)器人的設(shè)計(jì)與研究.pdf

1、近年來，由生理機(jī)能衰退、中風(fēng)偏癱、脊髓損傷等原因?qū)е碌闹w運(yùn)動(dòng)功能障礙的患者數(shù)量越來越多，通過簡單的醫(yī)療設(shè)備或人工康復(fù)護(hù)理對其進(jìn)行康復(fù)治療，已經(jīng)遠(yuǎn)不能滿足他們的需求?？祻?fù)機(jī)器人不僅能減輕護(hù)理人員工作強(qiáng)度、保證患者康復(fù)訓(xùn)練強(qiáng)度和效率，而且能客觀的評價(jià)患者的康復(fù)效果，因而得到了廣泛關(guān)注，具有廣闊的研究和應(yīng)用前景。本論文在分析國內(nèi)外康復(fù)機(jī)器人領(lǐng)域研究現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，依據(jù)運(yùn)動(dòng)康復(fù)機(jī)理，研制了一種基于坐姿的具有肢體協(xié)調(diào)訓(xùn)練功能的新型康復(fù)機(jī)器人，具體

2、進(jìn)行了如下工作:
　　文章分析了人體上下肢生理結(jié)構(gòu)、肢體主要關(guān)節(jié)活動(dòng)度，以及人體正常行走時(shí)上下肢的協(xié)調(diào)規(guī)律和運(yùn)動(dòng)軌跡，提出了康復(fù)機(jī)器人的設(shè)計(jì)要求。通過設(shè)計(jì)試驗(yàn)探求了坐姿狀態(tài)下滿足設(shè)計(jì)要求的肢體運(yùn)動(dòng)規(guī)律。在此基礎(chǔ)上創(chuàng)新設(shè)計(jì)出七連桿變胞機(jī)構(gòu)作為肢體協(xié)調(diào)訓(xùn)練機(jī)構(gòu)，通過改變機(jī)構(gòu)的自由度和工作位置來改變機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)參數(shù)，實(shí)現(xiàn)康復(fù)訓(xùn)練軌跡位置和幅度的可調(diào)節(jié)，并利用Pro/E軟件設(shè)計(jì)了康復(fù)機(jī)器人的虛擬樣機(jī)。
　　對康復(fù)訓(xùn)練機(jī)構(gòu)進(jìn)行正逆運(yùn)動(dòng)學(xué)分

3、析，推導(dǎo)出機(jī)構(gòu)末端的正逆運(yùn)動(dòng)學(xué)方程。利用Matlab/SimMechanics建立相應(yīng)的仿真模型，進(jìn)行了運(yùn)動(dòng)學(xué)的正逆分析驗(yàn)證，得出了機(jī)器人的工作空間，為機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制和規(guī)劃打下了基礎(chǔ)。
　　本文研究了康復(fù)訓(xùn)練機(jī)構(gòu)工作位置的確定方法。針對不同身高的患者，建立患者與康復(fù)訓(xùn)練機(jī)構(gòu)的人機(jī)模型，通過模型仿真得出患者的各個(gè)肢體關(guān)節(jié)活動(dòng)曲線和數(shù)據(jù)來確定康復(fù)機(jī)器人工作位置。針對不同幅度的訓(xùn)練，采用優(yōu)化設(shè)計(jì)的方法確定康復(fù)機(jī)器人的工作位置。