一种多功能下肢康复机器人的设计与研究

来源 :合肥工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:hensun01
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本文设计了一种能够模拟人行走步态的多功能下肢康复机器人。在了解国内外下肢康复训练器械的技术特点和发展情况的基础上,提出了一种低成本,结合轮椅功能,适合家庭使用的康复机器人设计方案。首先,本文对人行走步态的特征进行分析,将单个下肢简化成两杆两自由度机构,通过实验获取人体步态数据,绘制了髋关节和膝关节的角位移曲线,并对其运动规律进行分析研究。其次,根据步态运动的特点提出了髋关节机构和膝关节机构的构型。通过曲柄摇杆机构实现髋关节运动,通过五杆组合机构加五杆机构的复合式机构实现膝关节运动。建立髋关节机构和膝关节机构的运动学数学模型,使用遗传算法对髋关节的机构和膝关节机构的设计参数进行求解计算。然后,研究了轮椅功能和下肢康复训练功能的姿态转变,提出了一种V型抬升机构,在此基础上结合四杆机构完成功能转变,使用计算机辅助图解法求解功能转变机构的尺寸参数。最后,在SolidWorks中建立下肢康复训练机器人的三维模型,并对机构的进行了运动学仿真,验证机构步态训练的准确性,同时分析了下肢康复训练机构和V型抬升机构的运动学性能。由仿真的结果可知,本文设计的下肢康复训练机器人具有较高的运动精度和平稳性。
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