坐姿下肢康复机器人研究

• 作 者: 吴波
• 发表日期: 2014年期
• 关键词: 坐姿康复 下肢康复机器人 Pro/E仿真 运动学 力学分析

随着社会的发展，民生问题已是公众关注的焦点，康健产业逐渐成为朝阳产业和国民经济的支柱。康复医疗器械发展也得到了政府的大力扶持，并相继出台了一些政策。虽然我国康复医学发展起步晚，但各种康复疗法和康复器械的探索与研究都呈现出良好的态势。其中针对坐姿康复训练的研究仍然较少，因此很有必要对坐姿康复深入研究。课题组通过探寻人体坐姿康复的特征与优势，研制了一款主被动式坐姿下肢康复机器人。本文主要对坐姿下肢康复机器人的功能特性进行相关研究。文章首先概括了康复机器人的发展现状与存在的问题，阐述了研究下肢康复训练机器人的意义和目的，从医学角度分析了运动康复的机理及阶段划分。通过对人体下肢各关节骨骼结构特点以及变胞机构运动特性的分析,结合运动康复医学理论，首创性地设计了一种基于五杆变胞机构的康复训练机器人。其次，结合人体工程学设计理念，建立了康复机器人人机系统模型，对人机系统进行了运动学分析。为了更加深入的研究康复机器人，分析中考虑四种不同人群身高，分析了康复机器人的调整杆区间规划，得出机器人针对不同身高患者的姿态调整区间。最后，在前面分析的基础上，对康复机器人训练机构进行力学分析，在已知负载的情况下，解两个曲柄处输入轴任意工作状态和任意时刻的受力情况，并利用MATLAB软件仿真出其力矩变化趋势，掌握了训练机构的力学特性后，为康复机器人的近一步优化改进奠定了基础。本文对具有工作状态可调节、训练模式多样的坐姿下肢康复机器人进行了阶段性的研究，具有重要的意义，为后面继续近一步深入的研究坐姿康复机器人的评估系统、康复模式规划、优化以及康复拓展等奠定了基础。