多位姿下肢康复机器人设计与样机研制

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下肢康复机器人主要用于下肢残障患者的康复医疗,目前的主流产品一般采用悬吊式减重步行结构,由于悬吊式减重步行结构主要适用于有一定站立能力或行走能力的患者,对于早期下肢偏瘫患者或完全脊髓损伤患者不太适合,另外功能较为单一。为解决以上问题,本研究设计了一套多位姿下肢康复机器人系统,主要包括机器人结构设计、力学分析与样机制造,并利用该康复机器人系统开展相关实验,为该机构系统的临床应用和相关康复领域的问题研究提供依据。本文具体进行了如下的工作:1、结合偏瘫康复的医学知识,针对不同时期的脊髓损伤患者不同姿态康复训练的要求,设计下肢康复机器人机构,可实现以坐/卧/斜立姿态为基础的多种训练模式,其机构包括四个部分,分别是底盘钢架机构、可翻转床体机构、由两结构相同对称连接于床体左右两侧的下肢外骨骼机构、由两结构相同对称连接于床体左右两侧的膝关节外骨骼机构。2、对床体机构中直线推杆的最大推力和稳定性进行了分析与计算;对下肢外骨骼中的曲柄摇杆机构进行了设计计算;对设计的多位姿下肢康复机器人进行了运动学和动力学分析;对关键零部件进行力学特性分析,并进行相应的改进设计。3、对设计的多位姿下肢康复机器人进行了样机制造和安装,并安装传感器对样机进行了性能测试,获得了踝关节、膝关节和髋关节的角位移、角速度和角加速度;进行了坐/卧/斜立姿态的多种训练模式的样机运行测试,初步论证了该下肢康复机器人用于康复训练可行性与可靠性。
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