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下肢康复机器人的设计与研究1
随着科学技术的发展,肢体康复机器人技术作为机器人技术的一种,得到了迅速的发展。下肢康复机器人能够辅助下肢运动功能障碍患者模拟正常人的步态规律作康复训练运动,从而锻炼患者下肢肌肉,恢复神经系统对行走功能的控制能力以及患者正常走路机能。对脚踏式下肢康复机器人工作空间进行了分析,提出了脚踏式下肢康复机器人的总体方案,介绍机器人控制系统。?2
运用绘图软件对机器人主体结构进行构件设计,阐述了机器人工作原理。分析现有的下肢康复机器人技术特点,阐明了本脚踏式下肢康复机器人的技术优点。根据机械设计和机械原理基础知识为整个下肢康复机器人结构设计提供了理论依据。3
1.?康复理康复机器人是一种特殊的机器人,它的受用象的病人,所以在行下肢康复机器人研究必了解康复医学知,懂得运康复机理。本文下肢康复机器人治原理行了分析。2.?机器人体根据脚踏式下肢康复机器人的工作空以及模正常人步迹研究和了机器人体构。4
3.机器人机械构建立了机器人主体机构模型并明其工作原理及其新点,同机器人主要零部件、主要接机构、主要行了说明。4.机器人控制系研制分析了康复控制策略,确立了集中控制的控制方式,完成了体控制平台的搭建。5
人体下肢运关主要包括、膝关、踝关,各关关系如所示,通过三个主要运动特性的比较可知,各关节的共同运动为屈、伸运动。通过对下肢各关节运动特性分析,可以建立下肢的简单刚体模型。6
一个步周期包括支撑期和期,一足跟着地期支撑,离地期期。支撑期站一个步周期的60%,期占一个步周期的40%,其中肢体支撑期占40%,双肢体支撑期占20%。7
2.2下肢康复机器人总体设计下肢康复机器人是帮助下肢运障碍患者行运机能恢复性,尽可能模正常人,使患者下肢的运功能得到和恢复。首先,下肢康复机器人具有合理的构,足机器人空要求。其次,下肢康复机器人具有足的安全性。构上,患者的下肢运空不能与引机构的运空生干涉,同机构不能患者下肢生大的引力。最后,下肢康复机器人属于医范畴,无噪声、无染、外漂亮,以利于患者更好的康复8
1.承能力达到85kg;2.占地小于1平米3.能康复下肢、膝、踝关,具有6自由度(F=3n-(2PL+Ph)n:活构件数,PL:低副束数Ph:高副束数)4.能近似模正常人行走步迹和脚步位姿;5.能行主被6.具有可移性;7.最高次数可到60次/每分;8.器工作噪音小、无明震
脚踏式下肢康复机器人的体方案由机器人本体和控制部分成。机器人本体:包括步机构、左脚踝姿机构、右脚踝姿机构和支撑机构,两姿机构位于步机构两,称布置,支撑机构用于定位放置步机构、姿机构和控制平台;控制部分:完成机器人各行机构的控制功能和机器人状的,同人机界面交互,控制机器人速度,机器人状示等功能。11
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整个下肢康复机器人是根据人体于坐姿膝关和脚踝关屈伸运的运原理,一个可以患者下肢六个关的康复机构。步机构整个下肢的运,姿机构下肢踝关的位姿运通功率路,来控制步机构和姿机构的两个机,从而达到控制下肢康复机器人的目的。
方式。步机和姿机都采用伺服机,伺服是与其的同等功率的伺服机一起配套使用。通脉冲入接口来接受从上位控制器来的脉冲序列,行速度和位置的控制,通数字量接口信号来完成器运行的控制和的出。14
它由大机1、小机2、磁粉制器3、底座4、座架5、把手6、操作台7、箱体8、杆9、同步机构10、踏板11成。
所述控制系独立于机器人的机械结构,通过数据线与机器人本体接在一起,并进行康复训练控制,包括硬件和件,所述硬件部分包括计算机和与其数据线分别连接的示器,多轴运动控制卡,驱动器、位置传感器和力传感器,所述位置感器有四个,分集成在四个直流伺服力矩机力矩电机内,通过数据线输出膝关节和膝关节的运信息,所述力传感器有四个,分别安装在所述左、右大腿机构和左、右小是机构的柔性接中,用于通数据出患者下肢与机器人之间的干涉力。所述软件包括用户模、实时控制模块和康复效果评价模块。
首先根据人体参数和步下肢康复机器人工作空行了分析,然后根据康复机器人体求体方案,步机构整个下肢的运,姿机构下肢踝关的位姿运。最后出脚踏式下肢康复机器人体构。
参考文献[1]李,王娟,海文,等.下肢康复机器人关技分析[J].机械与制造,2013(9):220-223.[2]郭素梅,李建民,吴文,等.Lokomat全自机器人步与定系的用[J].中国医,2011,26(3):94-96.[3]素慧,刘丹,郝正,等.Lokomat康复机器人卒中患者下肢运功能恢复的影响[J].山医,2012,52:52-54[4]刘,宁,黄美.下肢康复机器人步运机构[J].机械与研究,2006,22(5):59-62.[5]超.下肢康复机器人关技研究[D
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