康復(fù)訓(xùn)練外骨骼的優(yōu)化設(shè)計(jì).pdf

1、下肢外骨骼機(jī)器人是一種可穿戴式的智能機(jī)電系統(tǒng)，它可以跟隨著佩戴者的動(dòng)作來(lái)獲得運(yùn)動(dòng)信息，或通過(guò)外骨骼自身的動(dòng)力裝置來(lái)增強(qiáng)佩戴者的身體機(jī)能。如今下肢外骨骼技術(shù)不僅在軍事領(lǐng)域發(fā)揮了重要作用，也在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域做出了突出貢獻(xiàn)。目前，下肢外骨骼體系正朝著集成化、功能化、多元化、民眾化以及實(shí)用化的目標(biāo)改進(jìn)，同時(shí)還觸及了多方面的學(xué)科，已經(jīng)受到學(xué)術(shù)界和工業(yè)界的青睞。
　　本課題組通過(guò)對(duì)下肢外骨骼機(jī)器人的深入研究，運(yùn)用仿生學(xué)原理設(shè)計(jì)了康復(fù)訓(xùn)練下肢外骨骼系

2、統(tǒng)，并利用Solidworks軟件建立了三維結(jié)構(gòu)模型。本次設(shè)計(jì)主要是為了對(duì)由中風(fēng)引起腿部失去運(yùn)動(dòng)能力的患者進(jìn)行下肢康復(fù)訓(xùn)練，其整體包括減重支撐系統(tǒng)、外骨骼助力系統(tǒng)以及虛擬運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)三個(gè)部分。其中減重支撐系統(tǒng)利用升降柱的運(yùn)行來(lái)減輕患者重量，外骨骼助力系統(tǒng)采用了液壓控制，二者在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面都以人體尺寸為設(shè)計(jì)依據(jù)，充分體現(xiàn)了此設(shè)計(jì)的人性化。文中運(yùn)用了ANSYSWorkbench軟件對(duì)減重支撐系統(tǒng)作了靜力學(xué)分析，驗(yàn)證了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的可靠性以及所選擇的

3、材料剛度的合理性。同時(shí)結(jié)合了人體解剖學(xué)和人體運(yùn)動(dòng)學(xué)，對(duì)人體下肢進(jìn)行了運(yùn)動(dòng)學(xué)及動(dòng)力學(xué)分析，并運(yùn)用 Matlab/Simulink軟件得到相關(guān)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)。本文重點(diǎn)在于利用AMESim軟件設(shè)計(jì)出液壓系統(tǒng)的原理圖，根據(jù)前面所求數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)出了合理的液壓伺服控制系統(tǒng)并驗(yàn)證了執(zhí)行元件選型的正確性，再通過(guò)利用 Matlab/Simulink軟件進(jìn)行控制方法的優(yōu)化，即進(jìn)行設(shè)計(jì)與比較并選出最優(yōu)控制方法，最后通過(guò) Simulink與AMESim兩個(gè)平臺(tái)