摘要
康复机器人是康复设备的一种类型，康复机器人技术早已广受世界各国科研工作者和医疗机构的普遍重视，其中以欧美和日本的成果最为显著。在我国康复医学工程虽然得到了普遍的重视，但是康复机器人研究仍处于起步阶段，一些简单康复器械远远不能满足市场对智能化、人机工程化康复机器人的需求，有待进一步的研究和发展。
本文从使用的角度对人体上肢的运动原理进行了分析，设计出了一种坐式上肢康复训练机器人，用于心脑血管疾病致瘫或者意外事故所造成上肢损伤的患者作上肢及其相关关节的康复训练。本设计的康复机器人机身是由放置于平台上的机座，两根可伸缩的立柱和上横梁及其手柄组成，并在其各个组成部分上分别装上上肢屈伸机构、前后摆机构、分合机构和手腕旋转机构；各运动机构由单独的电机和减速器驱动，而传动机构的主件分别是传动轴、丝杠螺母副、同步齿形带传动副。
康复机器人的立柱主要采用薄壁套筒，这样既减轻了重量，也使得丝杠螺母副能构得到套筒的固定和定位。整个设计主要要注意的主要问题是减重和减噪，避免整体结构过于庞大笨重。
关键词：康复；上肢；结构设计；减重；噪音
ABSTRACT
Rehabilitation robot is a type of rehabilitation facilities. Rehabilitation robotics have long been well received by the world scientists and the general importance of medical institutions, in which Europe and the United States and Japan, the results are the most significant. Medical Engineering in our country has been received widespread attention though, and rehabilitation robotics still in its infancy, some simple rehabilitation equipment is far from meeting intelligence, ergonomics of the rehabilitation robot needs to be further research and development.
This perspective on the human body from the use of upper limb movement principle is analyzed，the seated upper extremity rehabilitation robot is designed , for the paralysis caused by cardiovascular diseases or accidents. The design of the rehabilitation robot body is placed on the platform base, two scalable columns and beams of the handle on the composition and its components are installed on the upper limb flexion which include separate and close agency, before and after agency, lifting agency and the wrist rotation agency; the every movement is driven by the separate drive motor and reducer, and the main parts are the shaft, screw nut pairs, timing belt, deputy.
Rehabilitation robot column mainly adopts the thin wall sleeve, so as to reduce weight, also makes the lead screw nut pair can be fixed and the positioning sleeve. The design of the main attention to the major problem is the weight loss and noise reduction, avoid the whole structure is too bulky.
Key words：rehabilitation；upper limb；structural design；Weight loss; noise
目录
摘要 .................................................................................................................................................................. I ABSTRACT . (1)
目录 (2)
第1章绪论 (3)
1.1概述 (3)
1.2康复机器人的国内外研究现状 (4)
1.3上肢康复机器人系统的发展前景 (7)
1.4本课题主要研究内容 (8)
第2章总体结构方案设计 (9)
2.1总体方案设计 (9)
2.2康复机器人框架造型的设计 (12)
2.3本章小结 (13)
第3章伺服元件选择 (14)
3.1电机选择 (14)
3.1.1升降机构电机选择 (14)
3.1.2 前后摆机构电机选择 (15)
3.1.3 分合机构电机选择 (16)
3.1.4手腕转动机构电机的选择 (17)
3.2联轴器选择 (17)
3.3蜗轮蜗杆减速器的选择 (18)
3.4本章小结 (18)
第4章机械机构设计与计算 (19)
4.1丝杠设计 (19)
4.2锥齿轮设计 (20)
4.3同步齿形带设计 (22)
4.4轴设计与校核 (24)
4.5轴承校核 (27)
4.6键选择及校核计算 (28)
4.7本章小结 (29)
结论 (30)
参考文献 (31)
致谢 (33)
第1章绪论
1.1 概述
据报道，我国60岁以上的老年人已有1.43亿，占全国人口的11％，到2050年将达到4.37亿。在老龄人群众中有大量的脑血管疾病或神经系统疾病患者，这类患者多数伴有偏瘫症状[1]。近年由于患心脑血管疾病使中老年患者出现偏瘫的人数不断增多，而且在年龄上呈现年轻化趋势。与此同时，由于交通运输工具的迅速增长，因交通事故而造成神经心痛损伤或者肢体损伤的人数也越来越多。在我国数以百万计的有神经科疾病病史和受到过意外伤害的患者需要进行康复治疗，仅以中风为例，每年大约有600，000中风幸存者，其中的二百万病人在中风后存在长期的运动障碍。随着国民经济的发展，这个特殊群体已得到了更多人的关注，为了提高他们的生活质量，治疗、康复和服务于他们的产品的技术和质量也在相应地提高。随着机器人技术和康复医学的发展，在欧洲、美国和日本等国家，医疗康复机器人的市场占有率呈逐年上升的趋势，仅预测日本未来机器人市场，2005年医疗、护理、康复机器人的市场份额约为250，000美元，而到2010年将上升到1，050，000美元，其增长率在机器人的所有应用领域中占据首位。因此，服务于四肢的康复设备的研究和应用有着广阔的发展前景[2]。
康复机器人是康复设备的一种类型。康复机器人技术早已广受世界各国科研工作者和医疗机构的普遍重视，其中以欧美和日本的成果最为显著。在我国康复医学工程虽然得到了普遍的重视，而康复机器人研究仍处于起步阶段，一些简单康复器械远远不能满足市场对智能化、人机工程化的康复机器人的需求，有待进一步的研究和发展。由于康复训练机器人要与人体直接相连，来带动肢体进行康复训练，所以对驱动器的安全性、柔性的要求较高。康复肢体运动功能用机械肢体组合系列机器人,是多种同类机器人属于机器人领域,解决了本人发明的实用新型专利半身不遂患者康复学步机,只能带动人的大小臂大小腿康复运动功能,而不能带动手脚各关节运动的重大不足,主要技术特征是将半身不遂患者康复学步机略加改进后,在学步机的小臂绞链杆上安装了可以带动人手腕关节手指各个关节都能运动的机械手托板,在小腿铰链杆上安装了可以带动人脚踝脚指各个关节都能运动的机械脚托板后实现的,用途是康复肢体运动功能,带动患肢的各个关节、每块骨骼、每块肌肉、每个筋键、每条神经都在作患者万分渴望而大脑又支配不了的动作,通过较长时间的被动运动锻炼,最终使残疾人患肢的主动运动功能得到康复。
本课题的研究目的是设计一种坐式上肢康复训练机，用于心脑血管疾病致瘫或意外事故所造成的上肢体损伤的患者左上肢及相关关节康复训练。
1.2康复机器人的国内外研究现状
康复机器人是一种自动化医疗康复设备，它以医学理论为依据，帮助患者进行科学而有效的康复训练，使患者的运动机能得到更快更好的恢复。目前，康复机器人已经广泛地应用到康复护理、假肢和康复治疗等方面，这不仅促进了康复医学的发展，也带动了相关领域的新技术和新理论的发展。
康复机器人有两种：辅助型康复机器人和康复训练机器人[3]。辅助型康复机器人主要是帮助肢体运动有困难的患者完成各种动作，该类产品有机器人轮椅、机器人护士、机器人假肢、机械外骨骼等。康复训练机器人的主要功能是帮助患者完成各种运动功能的恢复训练，该类产品有行走训练、手臂运动训练、脊椎运动训练等。
康复机器人是康复医学和机器人技术的完美结合，康复机器人技术在欧美等国家得到了科研工作者和医疗机构的普遍重视，许多研究机构都开展了有关的研究工作，近年来取得了一些有价值的成果。对于中风、偏瘫、上肢运动机能损伤等患者来说，上肢康复训练机器人有着很好的治疗效果。国内外许多研究机构都在这方面取得了不错的研究结果。
目前，康复机器人的研究主要集中在康复机械手和康复治疗机器人等几个方面[16]。
1、康复机械手的研究现状
设计康复机器人最初的一个目的就是在残疾人和环境之间放置一个机械臂，通过这个机械臂来部分或全部的实现操作功能，按机械臂的安装位置划分，康复机械手可分为3类：
（1）基于桌面的机械手[4]。种机械手安装在一个彻底结构化的控制平台上，在固定的空间内操作，具有足够自由度的串联机器人再配上适合残疾人使用的人机界面是这种机器人典型的设计模式。目前此类机器人已经达到了实用化，如法国CEA公司开发的MASTER系统、美国的Tolfa Corportion开发的DEV AR系统，以及英国的Oxford Intelligent Machines Ltd.开发的RAID系统等。此种类型的机械手是早期的工业机器人在康复系统领域内的一次成功应用。1987年，英国人Mike Topping研制了Handy1康复机器人，使一个患有脑瘫的11岁男孩第一次能够进行独立就餐。随后他对样机进行了改造，也使得Handy1成为历史上最成功的康复机器人。图1.1是Handy1康复机器人原型，图1.2是康复机器人正在对患者进行康复训练。
（2）基于轮椅的机械手。这种机器人是安装在轮椅上的，是因为轮椅的移动扩大了机械手的工作范围，同时由于安装基座的改变致使机械手的刚性下降和抓取精度的降低，这种机械手也只是用于用于轮椅的患者，这是一点不足。这种机械手已经成为
面向应用的流行设计，KARES[5]系统，就是一种基于轮椅的机械手系统，在电动轮椅上安装了一个六自由度的机械手，能够帮助行动不便的老人和残疾人独立的行动。随着只能轮椅的研究发展，这种机械手也将会有很广泛的发展和应用。
图1.1Handy1 图1.2工作中的Handy1 （3）基于移动机器人的机械手。这类机械手是目前最先进的康复机械手，这种机械手安装在移动的机器人或者半自主的小车上从而适用于更多的患者使用，同时扩大了机械手的活动空间并提高了抓取的精度。S. Tachi等人在MIT日本实验室研制了一种移动式康复机器人MELDOG[6] ，作为“倒盲狗”以帮助盲人完成操作和搬运物体的任务。法国Evry大学研制了一种移动式康复机器人ARPH[7]，使用者可以从工作站实施远程控制，使移动机器人实现定位和抓取工作。这种机械手系统都是需要由视觉、灵巧操作、运动、传感、导航及系统控制等电子系统组成，要求比较高，价格也是相对的比较昂贵。
2、康复治疗机器人研究现状
康复治疗机器人是康复医学和机器人技术的完美结合，不再把机器人当作辅助患者的工具，而是把机器人和计算机当作提高临床康复效率的新型治疗工具。康复治疗机器人在医疗实践上主要是用于恢复患者肢体运动系统的功能。按运动系统的问题可以划分为2类：一类是生物力学或生物物理化学类型的应用，另一类是运动学习[8]。当人的肢体受外伤烧伤或做手术后，由于受伤组织的皮肤、韧带和肌肉失去弹性而导致肢体运动的速度和范围受到限制[9]。生物力学或生物物理化学类型的应用就是使用机器人系统来打破受伤肢体的运动范围。运动技能的学习或再学习，这是一个囊括了竞争运动控制理论、训练技术和人机接口问题等诸多方面的复杂问题。
（1）CPM机[10]。CPM机时利用康复医学中连续被动运动（Continuous Passive
Motion\CPM）的基本原理对受伤肢体进行康复治疗的机械装置，是目前前为止唯一的一个机器人生物力学或生物物理化学类型的应用的例证。早在20世纪60年代初期就有医学团体运用CPM机进行术后康复治疗的医学实践，此后也有用于膝、肩、肘关节等康复的CPM机出现。单手刀技术水平限制，长期停留在“打关节”康复范围。目前,市场上已经有了用于腕关节和手指关节这样的“小关节”康复的CPM机,但他们还不能像“大关节”CPM机那样实现精确的控制。
（2）神经运动康复治疗机器人[11]。目前这一类机器人的研究比较活跃,用来康复治疗与神经运动有关的疾病, 包括中风、帕金森氏病和大脑性麻痹(Cerebral Palsy) 。美国麻省理工学院研制了一种帮助中风患者康复治疗的机器人MIT-MANUS ,它有 2 个自由度,可以实现病人的肩、肘和手在水平和竖直平面内的运动。在治疗过程中,把中风病人的手臂固定在一个特制的手臂支撑套中,手臂支撑套固定在机器人臂的末端。病人的手臂按计算机屏幕上规划好的特定轨迹运动,屏幕上显示出虚拟的机器人操作杆的运动轨迹,病人通过调整手臂的运动可以使两条曲线尽量重合,从而达到康复治疗的目的。如果病人的手臂不能主动运动,机器人臂可以像传统康复医疗中临床医生的做法那样带动病人的手臂运动。图1.3为MIT-MANUS [12]在治疗中风病人。
图1.3中风病人在用MIT-MANUS 治疗
（3）基于虚拟环境的康复医疗训练机器人系统[13]。为了鼓励患者进行康复训练，提高康复训练的效果，在训练过程中吸引患者的兴趣是一个主要方面。虚拟环境技术的发展使这种思想得以实现，研究者们采用基于虚拟环境的用户界面，通过一些小游戏鼓励患者进行主动训练。基于虚拟环境的康复训练通常与网络相结合，因此，不仅具有远程康复机器人系统的优点，还提高了患者进行康复训练的能动性。
图1.4远程康复医疗训练机器人系统结构
1.3 上肢康复机器人系统的发展前景
目前的康复机器人都能够在一定程度上向患者提供简单的训练方案，研究结果表明机器人辅助治疗确有一定疗效。从现有文献及临床需要来看，今后上肢康复机器人系统的研究可能集中在以下几个方面：
1. 康复医疗机器人系统设计：机械设计是康复训练机器人系统的基础，应尽量简洁轻巧，具有一定的灵活性，提高训练动作的种类，增大动作幅度，在三维空间内对患肢各个关节进行训练；同时发展―多路复用‖的网络康复医疗机器人系统，提高资源利用率。
2. 控制策略与运动模式的设计由于患者的病情千差万别，因此，机器人要感知患肢状态(力量和位置)并采取相应的训练模式和控制策略，在控制系统适应性和稳定性、传感器技术应用、系统辨识和控制算法设计等方面需要作更深入的研究。
3. 力反馈：机器人应该能够实时检测患者与机器人之间的相互作用力，在患者主动能力不足时提供更大的辅助，而在患者有能力完成动作时，适当减小辅助甚至施加阻力，以便充分发挥患者残存的功能。
4. 安全机制：安全问题是康复机器人设计过程中的一个重要方面，康复训练机器人必须根据临床康复训练的基本动作和安全性的要求，在设计中除了考虑机器人的功能实现外，还要防止患肢二次损伤，必须从机构设计(硬件)和控制系统(软件)两个方面保证康复机器人系统的安全性。
5. 康复效果的评价机制：与肌电信号检测相结合，探索训练参数与康复效果之间的关系，提高训练效果。大量实验的基础上，探索临床康复的初步规律，并建立新的康复评估方法，从而对运动功能的康复机制重新评估和理解。机器人具备许多人类所无法比拟的优点，例如：长期、稳定地重复训练，精确、客观地测定训练与运动参数，提供实时反馈、远程训练等。但是，目前康复训练机器人的研究仍然处于起步阶段。从近年的发展看，美国的著名大学如MIT，Stanford，Northwestern等对这一领域的研
究都十分重视，处于世界领先。国内的研究基础和对这一领域的了解和把握与上述领先单位的差距并不很大，但在经费投入方面严重不足。由于我国的康复医学事业仍然处于起步阶段，但患者数量多、治疗师资源缺乏，据此现状，发展康复训练医疗机器人系统更具实际意义。随着康复医疗机器人的研究和使用，有望简化医师与患者―一对一‖的繁重治疗过程，推动残疾人―人人享有康复服务‖这一目标的实现，提高残疾人的生活质量。同时，通过临床上使用积累的大量数据，将有助于认识训练参数与康复效果之间的关系，从而能够在机器人辅助脑神经康复治疗上取得更大的突破。因此，康复医疗训练机器人技术在现代康复医学和神经反馈训练有广泛的应用前景。
1.4本课题主要研究内容
本实用“上肢康复机器人”的机身是由放置于地面上的基座、两根可以伸缩的立柱和上横梁组成，并在其各组成部分上分别装配上肢前后摆动机构上肢屈伸机构和上肢分合机构；各运动机构由单独的电机和减速器驱动，而传动机构的主件分别是传动轴、丝杠螺母副、同步齿形带。在单片机的控制下，实现患者的上肢前后摆、屈伸、分合运动以及手腕的转动康复训练；也可启动部分电机，完成其中的部分康复训练[14]。具体内容如下：
1、首先对上肢康复训练机器人进行原理分析，然后选择合理的设计方案，进行总体结构设计；
2、康复机器人上肢前后摆结构设计及康复机器人屈伸机构设计
3、分合机构设计及手腕转动机构设计
4、设计出系统的零部件，完成驱动原件和标准件的选择和校核，主要包括丝杠、齿轮等机构的设计计算。确定结构尺寸，形状，材料，动力等参数，对齿轮、主轴、轴承进行必要的校核、验算；
5、手绘和计算机绘制相结合，绘制整体装配图及主要零部件的零件图；
第2章总体结构方案设计
本设计的主要工作是设计一个用于上肢康复的机器人，能够实现对上肢的上下、屈伸、分合以及手腕转动的康复训练[14]。就本设计而言，设计的主体是两根可升降的立柱，放于地面与立柱相连的机座、横梁、与机座相连的立柱座、同步齿型带及带轮等等。本章将对“上肢康复机器人”的结构设计及机械结构作出详细的分析和设计。
2.1 总体方案设计
该康复机器人将采用电力驱动，用电机驱动来实现各个功能，对上肢进行康复训练。总体方案为：
机身由平台上面的机座、两根可伸缩的立柱、横梁以及手柄组成，并在其各组成部分上分别装上上肢前后摆机构、上肢屈伸机构、上肢分合机构和手腕转动机构；各运动机构有单独的电机和减速器驱动；传动机构的主件分别是传动轴、丝杠螺母副以及同步带传动副。在康复机器人结构设计中，立柱主要由三部分组成，内套筒、外套筒和丝杠螺母副，此外还有用于固定丝杠螺母副用的轴承套等附属结构。
立柱的外套筒通过螺栓与立柱轴承套和立柱座连接在一起，丝杠通过装在轴承套中的两个角接触球轴承定位和固定。在立柱套筒的定位中，通过止口来实现精确定位。为了保证整个康复机器人的结构的稳定，各个零部件的垂直度，表面粗糙度都一定要达到设计的要求[15]，这样才能使真个结构在运动的过程总不会出项卡死之类的现象，同时也减小了噪声。
此外，立柱的电机通过加腹板的电机支承架固定，支架通过螺钉固定在立柱座上
图2.1前后摆机构运动简图
面，这样，电机和立柱就连接在一起，在前后摆的过程当中，整个立柱就能随着电机的转动而一起运动。同时，支承架的垂直度也要达到精度要求，这样才能使电机轴与传动轴的同轴度达到所需的要求。
0 生产许可证：粤食药监械生产许号 产品标准号：YZB/粤0824－2010 肢体智能反馈训练系统A2 （商品名称：上肢康复机器人） 说明书 广州一康医疗设备实业有限公司
广州一康医疗设备实业有限公司版权所有，保留所有权利。 本文中的信息将取代所有以前出版资料中的信息。 该文档版本： 目录 1. 适用范围 (1) 2. 治疗指导 (1)
3. 安全须知 (2) 4. 符号说明 (2) 5. 简介 (3) 6. 功能特点 (3) 7. 规格标准 (4) 配置清单表 (6) 8. 设备操作说明 (6) 9. 软件操作说明 (9) 系统主界面 (9) 选择患者 (10) 训练设置 (11) 进入训练 (12) 训练信息 (13) 评估系统 (14) 评估报告 (15) 10. 清洁及维护 (17) 11. 保修条款 (17) 1. 适用范围 适应上肢偏瘫及功能障碍的患者 针对脑血管疾病、严重脑外损伤或其它的神经系统疾病造成上肢功能障碍及手术后恢复上肢功能的患者，如脑卒中、帕金森、脑血栓等。 级以上肌力等级的偏瘫患者。由于是主动训练系统，所以要求患者的上肢至少要有微弱运动能力。 肢体智能反馈训练系统A2是用于治疗的训练仪器，而非以诊断为目的的医疗设备。 2. 治疗指导
根据患者的不同，治疗的目的可以是保持活动（预防治疗），或者手术、受伤后的康复。 我们建议肢体智能反馈训练系统作为医生或治疗师开出的训练方案的一个部分。 为了提高训练的积极性和追求更好的训练效果，我们建议利用强化的反馈训练进行具体任务的功能训练治疗。 3. 安全须知 ●肢体智能反馈训练系统只可以连接在与标牌上的规格相符的电源上。将设备连接在合 适的电源插座中。（电源插座必须要有接大地） ●主机的信号输出部分与计算机连接时，必须用配套的USB线相连。 ●电源线的放置应该不影响行人，不会触及可移动的结构，并且不会被其他设备所损坏。 不得使用损坏的电源线，只可以使用设备原装的电源线。 ●为了防止触电，肢体智能反馈训练系统不可以在潮湿或高温等恶劣环境中使用： 仪器工作温度应在5℃～40℃，环境相对湿度应小于80%。 ●在首次使用时，应由医生或供应商展示如何操作此设备。 ●在设备运转过程中，不要靠近或试图卸下活动着的部分。 ●若患者在训练过程中或训练之后出现任何异常症状，要立即与医生联络。 ●只有当电源线插头从电源插座中完全拔出来以后，训练器才完全断电。 ●在打开外设备外壳之前，一定要将插头从插座中拔出。外壳打开时设备不可使用。 ●维修只可以由授权的专业人士进行。若设备有任何损坏、任何噪声或气味异常，立即 停止训练，把电源切断，联系服务工程师。 ●清洁设备时不可以使用有腐蚀性的液体。 ●系统部件中未规定的组件不得接入系统。 ●操作者和患者的不允许触电脑USB线的输出接口 4. 符号说明 在此手册以及训练器上的符号，是为了起你的注意，以避免潜在的危险。 在使用设备以前应该完全理解这些符号的含义，以便更安全有效地使用设备。
0 生产许可证：粤食药监械生产许20030845号 产品标准号：YZB/粤0824－2010 肢体智能反馈训练系统A2 （商品名称：上肢康复机器人） 说明书 广州一康医疗设备实业有限公司
广州一康医疗设备实业有限公司版权所有，保留所有权利。 本文中的信息将取代所有以前出版资料中的信息。 该文档版本：V1.09 https://www.doczj.com/doc/6316364732.html,
目录 1. 适用范围 (1) 2. 治疗指导 (1) 3. 安全须知 (1) 4. 符号说明 (2) 5. 简介 (2) 6. 功能特点 (3) 7. 规格标准 (4) 8. 设备操作说明 (6) 9. 软件操作说明 (8) 9.1 系统主界面 (8) 9.2 选择患者 (9) 9.3 训练设置 (11) 9.4 进入训练 (12) 9.5 训练信息 (13) 9.6 评估系统 (14) 9.7 评估报告 (14) 10. 清洁及维护 (16) 11. 保修条款 (16)
1. 适用范围 适应上肢偏瘫及功能障碍的患者 针对脑血管疾病、严重脑外损伤或其它的神经系统疾病造成上肢功能障碍及手术后恢复上肢功能的患者，如脑卒中、帕金森、脑血栓等。 级以上肌力等级的偏瘫患者。由于是主动训练系统，所以要求患者的上肢至少要有微弱运动能力。 肢体智能反馈训练系统A2是用于治疗的训练仪器，而非以诊断为目的的医疗设备。 2. 治疗指导 根据患者的不同，治疗的目的可以是保持活动（预防治疗），或者手术、受伤后的康复。 我们建议肢体智能反馈训练系统作为医生或治疗师开出的训练方案的一个部分。 为了提高训练的积极性和追求更好的训练效果，我们建议利用强化的反馈训练进行具体任务的功能训练治疗。 3. 安全须知 ●肢体智能反馈训练系统只可以连接在与标牌上的规格相符的电源上。将设备连接在合 适的电源插座中。（电源插座必须要有接大地） ●主机的信号输出部分与计算机连接时，必须用配套的USB线相连。 ●电源线的放置应该不影响行人，不会触及可移动的结构，并且不会被其他设备所损坏。 不得使用损坏的电源线，只可以使用设备原装的电源线。 ●为了防止触电，肢体智能反馈训练系统不可以在潮湿或高温等恶劣环境中使用： 仪器工作温度应在5℃～40℃，环境相对湿度应小于80%。 ●在首次使用时，应由医生或供应商展示如何操作此设备。 ●在设备运转过程中，不要靠近或试图卸下活动着的部分。 ●若患者在训练过程中或训练之后出现任何异常症状，要立即与医生联络。 ●只有当电源线插头从电源插座中完全拔出来以后，训练器才完全断电。 ●在打开外设备外壳之前，一定要将插头从插座中拔出。外壳打开时设备不可使用。 ●维修只可以由授权的专业人士进行。若设备有任何损坏、任何噪声或气味异常，立即 停止训练，把电源切断，联系服务工程师。
设计题目：基于索驱动的康复训练仿人机械臂 1 项目的背景和意义 近年来，由于各种原因导致肢体残障的人士越来越多。目前造成残障的主要原因有三。其一，由于灾害事故造成肢体残障。由中国康复研究中心完成的北京市脊髓损伤流行病学调查结果显示，我国每年有近十万新增肢体残疾病人，我国残疾人口总数为8296 万，占总人口的 6.34%，涉及 2.6 亿家庭人口。其二，由于人口老龄化导致瘫痪。据第六次人口普查报告可知，截止2010 年我国60 岁以上的老年人已超过 1.78 亿，占总人口的13.26%，比第五次人口普查上升2.93 个百分点；65 岁以上的老年人达到1.19 亿，占总人口的8.87%，比第五次人口普查上升1.91 个百分点。有关部门预计，从2011年到2015 年，全国60 岁以上老年人将由 1.78 亿增加到2.21 亿，平均每年增加老年人860 万；老年人口比重将由13.3%增加到16%，平均每年递增0.54 个百分点，到2030 年全国老年人口规模将会翻一番。并且我国老年人中，长期卧床、生活不能自理的约有2700 万人，半身不遂的约有70 万人，82 万老年性痴呆病人中约有24万人长期卧床。其三，由于中风、脊髓损伤等疾病引起的肢体残障。中风的世界平均发病率为200/10万，且根据世界卫生组织统计，中国的中风发病率排名世界第一；对于脊髓损伤，国外报道其年发病率为每百万人口15~40例，我国上海市1991年统计的脊髓损伤发生率为34.3人/百万人，北京市2002年脊髓损伤发病率为60人/百万人。 由于以上三点的形势比较严峻，导致残障人士越来越多。而残障人士由于生活不能自理，不仅给其自身造成了痛苦，而且对于其家庭和社会而言都带来了极大的负担，因此，残障人士的康复治疗越来越受社会关注。 早期的康复治疗方式主要是通过理疗师一对一指导进行指导，不仅需要大量的康复治疗中心和理疗师，需要很高的成本，同时由于康复治疗中心离患者有一段距离，而这些残障人士一般又难以独立出行，如此会给患者及其家属造成很大的不便。因此，早期康复治疗的发展一直受到了很大的限制。 而随着机器人的发展和康复机器人这一理念的提出，这一限制得到的缓解。由于康复机器人体积小，不需要单独的理疗师辅助治疗，可以方便患者自主在家庭使用，可以降低治疗的费用并且相对方便。这在缓解残障人士给社会带来的压力方面和缓解残障人士的痛苦方面，有着重大的意义。 2 国内外研究发展现状 2.1 康复机器人发展现状 康复机器人涉及机械、电子、控制、生物、传感等多个方面，起步于20世纪80年代，美国、英国和加拿大在康复机器人方面的研究处于世界的领先地位。1990 年以前全球的56 个研究中心分布在5 个工业区内：北美、英联邦、加拿大、欧洲大陆和斯堪的纳维亚半岛及日本。1990年以后康复机器人的研究进入到全面发展时期。目前康复机器人的研究主要集中在康复机械手、医院机器人系统、智能轮椅、假肢和康复治疗机器人等几个方面。 国内康复机器人由于存在技术含量低、产学研脱节、机械加工水平低等原因，使得目前国内的康复机器人主要还处于研究阶段。虽然在“十二五”
摘要 康复机器人是康复设备的一种类型，康复机器人技术早已广受世界各国科研工作者和医疗机构的普遍重视，其中以欧美和日本的成果最为显著。在我国康复医学工程虽然得到了普遍的重视，但是康复机器人研究仍处于起步阶段，一些简单康复器械远远不能满足市场对智能化、人机工程化康复机器人的需求，有待进一步的研究和发展。 本文从使用的角度对人体上肢的运动原理进行了分析，设计出了一种坐式上肢康复训练机器人，用于心脑血管疾病致瘫或者意外事故所造成上肢损伤的患者作上肢及其相关关节的康复训练。本设计的康复机器人机身是由放置于平台上的机座，两根可伸缩的立柱和上横梁及其手柄组成，并在其各个组成部分上分别装上上肢屈伸机构、前后摆机构、分合机构和手腕旋转机构；各运动机构由单独的电机和减速器驱动，而传动机构的主件分别是传动轴、丝杠螺母副、同步齿形带传动副。 康复机器人的立柱主要采用薄壁套筒，这样既减轻了重量，也使得丝杠螺母副能构得到套筒的固定和定位。整个设计主要要注意的主要问题是减重和减噪，避免整体结构过于庞大笨重。 关键词：康复；上肢；结构设计；减重；噪音
ABSTRACT Rehabilitation robot is a type of rehabilitation facilities. Rehabilitation robotics have long been well received by the world scientists and the general importance of medical institutions, in which Europe and the United States and Japan, the results are the most significant. Medical Engineering in our country has been received widespread attention though, and rehabilitation robotics still in its infancy, some simple rehabilitation equipment is far from meeting intelligence, ergonomics of the rehabilitation robot needs to be further research and development. This perspective on the human body from the use of upper limb movement principle is analyzed，the seated upper extremity rehabilitation robot is designed , for the paralysis caused by cardiovascular diseases or accidents. The design of the rehabilitation robot body is placed on the platform base, two scalable columns and beams of the handle on the composition and its components are installed on the upper limb flexion which include separate and close agency, before and after agency, lifting agency and the wrist rotation agency; the every movement is driven by the separate drive motor and reducer, and the main parts are the shaft, screw nut pairs, timing belt, deputy. Rehabilitation robot column mainly adopts the thin wall sleeve, so as to reduce weight, also makes the lead screw nut pair can be fixed and the positioning sleeve. The design of the main attention to the major problem is the weight loss and noise reduction, avoid the whole structure is too bulky. Key words：rehabilitation；upper limb；structural design；Weight loss; noise
第1章绪论 1.1 概述 据报道，我国60岁以上的老年人已有1.43亿，占全国人口的11％，到2050年将达到4.37亿。在老龄人群众中有大量的脑血管疾病或神经系统疾病患者，这类患者多数伴有偏瘫症状[1]。近年由于患心脑血管疾病使中老年患者出现偏瘫的人数不断增多，而且在年龄上呈现年轻化趋势。同时，由于交通运输工具的迅速增长，因交通事故而造成神经心痛损伤或者肢体损伤的人数也越来越多。在美国数以百万计的有神经科疾病病史和受到过意外伤害的患者需要进行康复治疗，仅以中风为例，每年大约有600，000中风幸存者，其中的二百万病人在中风后存在长期的运动障碍。随着国民经济的发展，这个特殊群体已得到了更多人的关注，为了提高他们的生活质量，治疗、康复和服务于他们的产品的技术和质量也在相应地提高。随着机器人技术和康复医学的发展，在欧洲、美国和日本等国家，医疗康复机器人的市场占有率呈逐年上升的趋势，仅预测日本未来机器人市场，2005年医疗、护理、康复机器人的市场份额约为250，000美元，而到2010年将上升到1，050，000美元，其增长率在机器人的所有应用领域中占据首位。因此，服务于四肢的康复设备的研究和应用有着广阔的发展前景[2]。
康复机器人是康复设备的一种类型。康复机器人技术早已广受世界各国科研工作者和医疗机构的普遍重视，其中以欧美和日本的成果最为显著。在我国康复医学工程虽然得到了普遍的重视，而康复机器人研究仍处于起步阶段，一些简单康复器械远远不能满足市场对智能化、人机工程化的康复机器人的需求，有待进一步的研究和发展。 由于康复训练机器人要与人体直接相连，来带动肢体进行康复训练，所以对驱动器的安全性、柔性的要求较高。近年来，以气动元件柔性驱动器逐渐引起人们的重视，在医疗康复器械领域中得到越来越多的应用。 本课题的研究目的是设计一种用于脑损伤、中风等病人的步态康复训练系统，帮助病人更好地进行康复训练，减轻他人的帮助，挺高效果。 1.2康复机器人的国内外研究现状 在对有运动障碍的老人或残疾人进行治疗和康复的过程中，使用康复机器人可以解决好多问题：机器人的使用可以解决专业护理人员缺乏和医疗费用昂贵的问题，可以避免由于训练方法不科学和专业护理人员个人疏忽等主观原因引起的对病人的伤害，可供病人在家或工作场所使用，使病人获得更多的独立生活能力，提高了病人的生活质量等。康复机器人是一种自动化医疗康复设备，它以医学理论为依据，帮助患者进行科学而有效的康复训练，使患者的运动机能得到更快更好的恢复。目
六自由度机器人结构设计、 运动学分析及仿真 学科：机电一体化 姓名：袁杰 指导老师：鹿毅 答辩日期： 2012.6 摘要 近二十年来，机器人技术发展非常迅速，各种用途的机器人在各个领域广泛获 得应用。我国在机器人的研究和应用方面与工业化国家相比还有一定的差距，因此 研究和设计各种用途的机器人特别是工业机器人、推广机器人的应用是有现实意义 的。 典型的工业机器人例如焊接机器人、喷漆机器人、装配机器人等大多是固定在 生产线或加工设备旁边作业的，本论文作者在参考大量文献资料的基础上，结合项 目的要求，设计了一种小型的、固定在AGV 上以实现移动的六自由度串联机器人。 首先，作者针对机器人的设计要求提出了多个方案，对其进行分析比较，选择
其中最优的方案进行了结构设计；同时进行了运动学分析，用D-H 方法建立了坐标变换矩阵，推算了运动方程的正、逆解；用矢量积法推导了速度雅可比矩阵，并计算了包括腕点在内的一些点的位移和速度；然后借助坐标变换矩阵进行工作空间分析，作出了实际工作空间的轴剖面。这些工作为移动式机器人的结构设计、动力学分析和运动控制提供了依据。最后用ADAMS 软件进行了机器人手臂的运动学仿真，并对其结果进行了分析，对在机械设计中使用虚拟样机技术做了尝试，积累了 经验。 第1 章绪论 1.1 我国机器人研究现状 机器人是一种能够进行编程，并在自动控制下执行某种操作或移动 作业任务的机械装置。 机器人技术综合了机械工程、电子工程、计算机技术、自动控制及 人工智能等多种科学的最新研究成果，是机电一体化技术的典型代表，是当代科技发展最活跃的领域。机器人的研究、制造和应用正受到越来越多的国家的重视。近十几年来，机器人技术发展非常迅速，各种用途的机器人在各个领域广泛获得应用。 我国是从 20 世纪80 年代开始涉足机器人领域的研究和应用的。1986年，我国开展了“七五”机器人攻关计划。1987 年，我国的“863”计划将机器人方面的研究列入其中。目前，我国从事机器人的应用开发的主要是高校和有关科研院所。最初我国在机器人技术方面的主要
机械手的设计要求 机械手总体结构的类型 工业机器人的结构形式主要有直角坐标结构，圆柱坐标结构，球坐标结构，关节型结构四种。各结构形式及其相应的特点，分别介绍如下。 1.直角坐标机器人结构 直角坐标机器人的空间运动是用三个相互垂直的直线运动来实现的.由于直线运动易于实现全闭环的位置控制，所以，直角坐标机器人有可能达到很高的位置精度（μm级）。但是，这种直角坐标机器人的运动空间相对机器人的结构尺寸来讲，是比较小的。因此，为了实现一定的运动空间，直角坐标机器人的结构尺寸要比其他类型的机器人的结构尺寸大得多。 直角坐标机器人的工作空间为一空间长方体。直角坐标机器人主要用于装配作业及搬运作业，直角坐标机器人有悬臂式，龙门式，天车式三种结构。 2.圆柱坐标机器人结构 圆柱坐标机器人的空间运动是用一个回转运动及两个直线运动来实现的。这种机器人构造比较简单，精度还可以，常用于搬运作业。其工作空间是一个圆柱状的空间。 3. 球坐标机器人结构 球坐标机器人的空间运动是由两个回转运动和一个直线运动来实现的。这种机器人结构简单、成本较低，但精度不很高。主要应用于搬运作业。其工作空间是一个类球形的空间。 4. 关节型机器人结构 关节型机器人的空间运动是由三个回转运动实现的。关节型机器人动作灵活，结构紧凑，占地面积小。相对机器人本体尺寸，其工作空间比较大。此种机器人在工业中应用十分广泛，如焊接、喷漆、搬运、装配等作业，都广泛采用这
种类型的机器人。 手臂的设计要求 机器人手臂的作用，是在一定的载荷和一定的速度下，实现在机器人所要求的工作空间内的运动。在进行机器人手臂设计时，要遵循下述原则； 1.应尽可能使机器人手臂各关节轴相互平行；相互垂直的轴应尽可能相交于一点，这样可以使机器人运动学正逆运算简化，有利于机器人的控制。 2.机器人手臂的结构尺寸应满足机器人工作空间的要求。工作空间的形状和大小与机器人手臂的长度，手臂关节的转动范围有密切的关系。但机器人手臂末端工作空间并没有考虑机器人手腕的空间姿态要求，如果对机器人手腕的姿态提出具体的要求，则其手臂末端可实现的空间要小于上述没有考虑手腕姿态的工作空间。 3.为了提高机器人的运动速度与控制精度，应在保证机器人手臂有足够强度和刚度的条件下，尽可能在结构上、材料上设法减轻手臂的重量。力求选用高强度的轻质材料，通常选用高强度铝合金制造机器人手臂。目前，在国外，也在研究用碳纤维复合材料制造机器人手臂。碳纤维复合材料抗拉强度高，抗振性好，比重小（其比重相当于钢的1/4，相当于铝合金的2/3），但是，其价格昂贵，且在性能稳定性及制造复杂形状工件的工艺上尚存在问题，故还未能在生产实际中推广应用。目前比较有效的办法是用有限元法进行机器人手臂结构的优化设计。在保证所需强度与刚度的情况下，减轻机器人手臂的重量。 4.机器人各关节的轴承间隙要尽可能小，以减小机械间隙所造成的运动误差。因此，各关节都应有工作可靠、便于调整的轴承间隙调整机构。 5.机器人的手臂相对其关节回转轴应尽可能在重量上平衡，这对减小电机负载和提高机器人手臂运动的响应速度是非常有利的。在设计机器人的手臂时，应尽可能利用在机器人上安装的机电元器件与装置的重量来减小机器人手臂的不平衡重量，必要时还要设计平衡机构来平衡手臂残余的不平衡重量。 6.机器人手臂在结构上要考虑各关节的限位开关和具有一定缓冲能力的机械限位块，以及驱动装置，传动机构及其它元件的安装。 腰座结构的设计要求
上下肢康复机器人的结构设计与开发 开题报告 班级/学号：机械1101班/2011010015姓名：陈炜 指导教师：刘相权 一、综述 1.1研究的背景和意义 随着医疗卫生条件的发展和经济条件的改善，人类平均寿命不断增长，老年人口日益增多，老龄人群的健康问题也成了人们共同关心和面临的问题。其中，对老年人造成严重伤害的一种疾病就是中风。中风，属于脑血管疾病的一种，其所出现的脑血液循环障碍将直接对人的大脑组织造成不可恢复的损伤，从而导致偏瘫后遗症的产生，偏瘫后遗症的康复治疗更是广大医护工作者和患者所面临的棘手问题。因此，中风由于它的高致残率、高复发率和高死亡率等特点，被世界卫生组织确定为危害当今人类健康的第一杀手。 在当前医疗条件下，医护人员对于患者的急性中风能够采取比较有效的治疗手段来保证患者的生命安全。但是，中风所引起的诸如偏瘫、运动功能障碍、语言功能障碍、神志障碍等后遗症，却成为当今医疗界所面临的一个难题。在中风后遗症患者中，大多属于运动功能障碍，资料显示中风后因运动功能障碍而生活不能自理的高达42.5%。这不仅使得患者生活不能自理，而且也为患者家庭带来极大的心理与经济负担。临床研究表明，对中风后遗症患者，必须争取早期康复治疗，尤其在发病后的前三个月内进行康复治疗是获得理想功能恢复的最佳时机，治疗总有效率可达92.4%。因此，我们迫切需要寻求一种有效的康复手段，使得中风后遗症患者能够最大限度的恢复到正常状态，以减轻患者的生理和心理痛苦，减轻家庭和社会的负担。 目前，在偏瘫上下肢康复训练方面，国内外医疗界所采用的主要是康复训练师亲自对患者进行康复指导和训练。这种治疗方式虽然取得较好的治疗效果，但是仍然存在下述三方面的问题： （1）患者较多的情况下，一名康复训练师不可能在同一时间对多名患者进行有效地康复训练，治疗效率低下。即便是技术娴熟的康复训练师可以同时照顾多名患者，那么由于其体力的限制，也不能保证每个患者都能得到足够强度的康复训练。此外，康复训练师的技术能力不尽相同，不同康复训练师的治疗效果也有很大差异，很难保证每个患者都能得到高效合理的康复治疗。 （2）因为技术差异，一些康复训练师不能根据患者病况程度精确拿捏康复治疗方法和力度，不能准确记录患者康复进程中的各种病况数据，从而导致康复评价指标不够客观合理，影响治疗方案的进一步完善和改进，耽误患者的康复治疗。 （3）由于现在人力成本的不断提高，康复训练师的服务费用也不断增加，对于经济条件较差的患者，其家庭将无力承担高昂的康复训练费用，这也无疑会耽误患者治疗，影响患者一生的幸福。 综上所述，仅依靠康复训练师亲自对患者进行的康复指导和训练，无疑会制约偏瘫后
康复机器人的系统设计 哈尔滨工程大学本科生毕业论文 第1章绪论 1.1 概述 据报道，我国60岁以上的老年人已有1.43亿，占全国人口的11％，到 2050年将达到4.37亿。在老龄人群众中有大量的脑血管疾病或神经系统疾病 [1]患者，这类患者多数伴有偏瘫症状。近年由于患心脑血管疾病使中老年患 者出现偏瘫的人数不断增多，而且在年龄上呈现年轻化趋势。同时，由于交通运输工具的迅速增长，因交通事故而造成神经心痛损伤或者肢体损伤的人数也越来越多。在美国数以百万计的有神经科疾病病史和受到过意外伤害的患者需要进行康复治疗，仅以中风为例，每年大约有600，000中风幸存者，其中的二百万病人在中风后存在长期的运动障碍。随着国民经济的发展，这个特殊群体已得到了更多人的关注，为了提高他们的生活质量，治疗、康复和服务于他们的产品的技术和质量也在相应地提高。随着机器人技术和康复医学的发展，在欧洲、美国和日本等国家，医疗康复机器人的市场占有率呈逐年上升的趋势，仅预测日本未来机器人市场，2005年医疗、护理、康复机器人的市场份额约为250，000美元，而到2010年将上升到1，050，000美元，其增长率在机器人的所有应用领域中占据首位。因此，服务于四肢的康复设备的研究和应用有着广阔的发展前景 [2]。 康复机器人是康复设备的一种类型。康复机器人技术早已广受世界各国 科研工作者和医疗机构的普遍重视，其中以欧美和日本的成果最为显著。在我国康复医学工程虽然得到了普遍的重视，而康复机器人研究仍处于起步阶段，一些简单康复器械远远不能满足市场对智能化、人机工程化的康复机器
人的需求，有待进一步的研究和发展。 由于康复训练机器人要与人体直接相连，来带动肢体进行康复训练，所 以对驱动器的安全性、柔性的要求较高。近年来，以气动元件柔性驱动器逐渐引起人们的重视，在医疗康复器械领域中得到越来越多的应用。 本课题的研究目的是设计一种用于脑损伤、中风等病人的步态康复训练 1 哈尔滨工程大学本科生毕业论文 系统，帮助病人更好地进行康复训练，减轻他人的帮助，挺高效果。 1.2 康复机器人的国内外研究现状 在对有运动障碍的老人或残疾人进行治疗和康复的过程中，使用康复机 器人可以解决好多问题：机器人的使用可以解决专业护理人员缺乏和医疗费用昂贵的问题，可以避免由于训练方法不科学和专业护理人员个人疏忽等主观原因引起的对病人的伤害，可供病人在家或工作场所使用，使病人获得更多的独立生活能力，提高了病人的生活质量等。康复机器人是一种自动化医疗康复设备，它以医学理论为依据，帮助患者进行科学而有效的康复训练，使患者的运动机能得到更快更好的恢复。目前，康复机器人已经广泛地应用到康复护理、假肢和康复治疗等方面，这不仅促进了康复医学的发展，也带动了相关领域的新技术和新理论的发展。 康复机器人有两种：辅助型康复机器人和康复训练机器人。辅助型康复 机器人主要是帮助肢体运动有困难的患者完成各种动作，该类产品有机器人轮椅、机器人护士、机器人假肢、机械外骨骼等。康复训练机器人的主要功能是帮助患者完成各种运动功能的恢复训练，该类产品有行走训练、手臂运动训练、脊椎运动训练等。 康复机器人是康复医学和机器人技术的完美结合，康复机器人技术在欧
1绪论 1.1工业机器人概述 工业机器人由操作机(机械本体)、控制器、伺服驱动系统和检测传感装置构成，是一种仿人操作，自动控制、可重复编程、能在三维空间完成各种作业的机电一体化自动化生产设备。特别适合于多品种、变批量的柔性生产。它对稳定、提高产品质量，提高生产效率，改善劳动条件和产品的快速更新换代起着十分重要的作用。机器人技术是综合了计算机、控制论、机构学、信息和传感技术、人工智能、仿生学等多学科而形成的高新技术，是当代研究十分活跃，应用日益广泛的领域。机器人应用情况，是一个国家工业自动化水平的重要标志。机器人并不是在简单意义上代替人工的劳动，而是综合了人的特长和机器特长的一种拟人的电子机械装置，既有人对环境状态的快速反应和分析判断能力，又有机器可长时间持续工作、精确度高、抗恶劣环境的能力。从某种意义上说它也是机器进化过程的产物，它是工业以及非工业领域的重要生产和服务性设备，也是先进制造技术领域不可缺少的自动化设备。机械手是模仿人手的部分动作，按给定程序、轨迹和要求实现自动抓取、搬运或操作的自动机械装置。在工业生产中应用的机械手被称为“工业机械手”。工业机械手可以提高生产的自动化水平和劳动生产率；可以减轻劳动强度、保证产品质量、实现安全
生产，尤其在高温、高压、低温、低压、粉尘、易爆、有毒气体和放射性等恶劣的环境中，由它代替人进行正常的工作，意义更为重大。因此，工业机械手在机械加工、冲压、铸、锻、焊接、热处理、电镀、喷漆、装配以及轻工业、交通运输业等方面得到越来越广泛的应用。工业机械手的结构形式开始比较简单专用性较强，仅为某台机床的上下料装置，是附属于该机床的专用机械手。随着工业技术的发展，制成了能够独立的按程序控制实现重复操作，适用范围比较广的“程序控制通用机械手”，简称通用机械手。由于通用机械手能很快的改变工作程序，适应性较强，所以它在不断变换生产品种的中小批量生产中获得广泛的应用。 1.2工业机器人的组成和分类 1.2.1工业机器人的组成 机械手主要由执行机构、驱动系统、控制系统以及位置检测装置等组成。各系统相互之间的关系如方框图1.1所示。 图1.1机器人组成系统
第!"卷!增刊!#$%%年!%%月! 华中科技大学学报!自然科学版" &’()*+,-./0 .12’-3451’6785,’!9*:);*<4518.58=>1:1-."?-<’!"4)@ ’!!9-2’!# $%%收稿日期!#$%%A $B A $I ’ 作者简介!王!勇!%"B "A "#男#教授#=A F *1<$R 1F 8.W -)X *./ "R 1.*’5-F’下肢康复机器人的设计与仿真分析 王!勇!张!英!刘正士 !合肥工业大学机械与汽车工程学院"安徽合肥#!$$$" #摘要!针对偏瘫患者在康复期缺乏合适训练器的问题#基于曲柄连杆机构上的点可实现椭圆轨迹的原理#设计了一款下肢康复机器人’此机器人可安装在普通椅子两边#带动偏瘫下肢做康复锻炼’首先进行了健康者坐在椅子上做类似于骑自行车的蹬腿运动实验#确定了蹬腿轨迹和腿部运动参数%运用4-<1>X -;W R 对此机器人进行三维建模#确定了合适的安装尺寸和安装位置%又运用S e SO 4对其进行仿真#分析了使用它实现的轨迹形状&达到的轨迹幅度和下肢达到的锻炼角度情况’结果证明$这款机器人可以满足偏瘫患者进行下肢康复训练的要求#长期使用它进行锻炼可达到修复受损肌肉&增强肌肉活力的目的’关键词!康复机器人%四杆机构%轨迹%下肢%仿真分析 中图分类号!7P #C #!!文献标志码!S !!文章编号!%B E %A C I %#!#$%%"4#A $#I #A $! 4)%2’$(-0"#-3-&0-#,-7%#,’/32#%."3’,’&"&’-("()2’/1,"&’-("(",6 2’2+%’(/1’(#,-%’(/$’(#*$",-)’( P -$!45,--<-3O 85,*.15*<*.>S ):-F -:128=./1.88;1./#(83810.128;R 1:T -3785,.-<-/T #(8381#!$$$"#Q ,1.*"432&#"*&!7-R -<28:,8@;-U <8F:,*:R :;-W 8@*:18.:R *;8<*5W-3@;-@ 8;;8,*U 1<1:*1-.>82158R 1.:,8;8A 5-28;T@8;1->#*;-U -:X ,15,X *R U *R 8>-.:,8@-R 1:1-.*<5,*;*5:8;1R :15-38<<1@:15-;U 1:-33-);A U *;<1.W A */8X *R @;-@-R 8>’V :5*.U 831H 8>-.:,85-F F 8.5,*1;*.>,8<@,8F 1@<*/ 15<-X 8;<1F U R >-;8,*U 1<1:*A :1-.8H 8;51R 8’7,88H @8;1F 8.:X *R @8;3-;F 8>X 1:,R -F 8,8*<:,T R )U G 85:R #:,8:;*5W*.>@*;*F 8.:8;R X 8;83-).>>);1./:,8<1W 8;1>1./*U 15T 5<8F -28F 8.:’4-<1>8X -;W RX *R *@@ <18>:-F *W 8:,;88A >1F 8.A R 1-.* 本科毕业设计（论文）通过答辩 摘要 康复机器人技术则是近年来迅速发展的一门新兴机器人技术，是机器人技术在医学领域的新应用；目前康复机器人已成为国际社会研究的热点之一。本课题主要研究的基于姿态控制步态康复训练系统的设计。 本文介绍了下肢康复机器人国内外发展现状和应用情况，进行了步态训练机器人的总体方案设计、结构设计，和总体控制方案设计等；对步态训练机器人进行三维建模，并对重要零件进行校核。本步态训练机器人共有7个自由度，其中每一条机械腿上有3个关节（3个自由度）模仿人体腿上的踝关节、膝关节、髋关节和一个用于减重的减重系统（包括1个自由度）。此系统能用于脑损伤、中风等病人的步态康复训练，帮助病人更好地进行康复训练，减轻他人的帮助，挺高效果。 关键词：康复训练；机器人；步态 1 本科毕业设计（论文）通过答辩 ABSTRACT The rehabilitation robot technology is a new robot technology developed rapidly recently, which is a new application in medical fields of robot technology. Currently the research on rehabilitation robot has been one of the focuses in the International Society.The rehabilitation robot technology is a synthesis of many subjects, which covers mechanics, electronics, control and rehabilitative medicine and so on; it has been a typical representation of the mechatronics research. The main research of this paper is based on the attitude control gait rehabilitation training system design. In this paper, lower extremity rehabilitation and development of robot applications at home and abroad, a gait training robot's overall programme design, structural design, design and overall control; gait training on the robot for three-dimensional modeling, and important parts to check. The robot gait training has a total of seven degrees of freedom, each of which a mechanical leg joints have three (3 DOF) to imitate human leg ankle, knee, hip and a weight relief for weight relief system (including a degree of freedom). The system can be used for brain injury, stroke, and to help patients better rehabilitation training, and meets.the needs of different groups of people. Key words：rehabilitation training; robot; gait 2 毕业设计（论文）中文题目：清扫机器人结构设计 学习中心（函授站）：江阴 专业：机械设计及自动化 姓名：夏成 学号：CS051410248 指导教师：孙菊 南京航空航天大学 2020年1月 目录 中文摘要........................................................................................................................ I ABSTRACT .................................................................................................................. II 第一章绪论 (1) 第一节研究的目的和意义 (1) 第二节设计的重点和难点 (1) 第三节家庭清扫机器人的关键技术 (1) 第四节论文主要完成工作 (2) 第二章总体结构设计 (3) 第一节整体结构布局 (3) 第二节驱动部分 (4) 第三节吸尘部分 (6) 第四节电源部分 (6) 第五节路径规划算法 (6) 第六节仿真结果 (8) 第三章硬件控制部分设计 (9) 第一节AT89系列单片机简介 (9) 第二节外围电路 (9) 结论 (11) 致谢 (12) 参考文献 (13) 题目：清扫机器人结构设计 中文摘要 摘要:清扫机器人属于服务机器人的一种，世界各国尤其是西方发达国家都在致力于研究开发和广泛使用服务机器人。如果清扫机器人的性价比足够高，那么清扫机器人的市场将会被看好。 本文介绍了清洁机器人在国内外发展现状和应用情况，侧重研究了清洁机器人的避障控制系统。结合实验室实际条件，设计了机器人样机。其主要工作内容包括:小车机械本体设计、控制理论的介绍、AT89C51单片机控制系统硬件电路及检测电路设计、控制系统软件设计和机器人避障性能测试试验。 通过实验表明所设计的机器人样机能够实现自主避碰的功能,达到设计要求。 关键词:清洁机器人避障AT89C51单片机 开题报告范文-《上肢康复训练机器人设计》的论文 开题报告范文-《上肢康复训练机器人设计》的论文 【编者按】：精品学习网论文频道为您提供各类开题报告范文参考，以及开题报告写作指导和格式排版要求，解决您在开题报告写作中的难题。 关键词：上肢康复训练机器人青岛大学硕士开题报告范文青岛论文开题报告 一、选题的目的和意义 据统计,我国60 岁以上的老年人已有1.12 亿。伴随老龄化过程中明显的生理衰退就是老年人四肢的灵活性不断下降，进而对日常的生活产生了种种不利的影响。此外，由于各种疾病而引起的肢体运动性障碍的病人也在显著增加，与之相对的是通过人工或简单的医疗设备进行的康复理疗已经远不能满足患者的要求。随着国民经济的发展，这个特殊群体已得到更多人的关注，治疗康复和服务于他们的产品技术和质量也在相应地提高，因此服务于四肢的康复机器人的研究和应用有着广阔的发展前景。 目前世界上手功能康复机器人的研究出于刚起步状态，各种机器人产品更是少之又少，在国内该领域中尚处于空白状态，临床应用任重而道远，因此对手功能康复机器人的研究有广阔的应用前景和重要的科学意义。 目前大多数手功能康复设备存在以下一些问题：康复训练过程中，缺乏对关节位置、关节速度的观测和康复力的柔顺控制，安全性能有待提高大多数手功能康复设备没有拇指的参与感知功能差，对康复治疗过程的力位信息和康复效果不能建立起有效地评价。本课题针对以上问题，采用气动人工肌肉驱动的手指康复训练机器人实现手指康复训练的多自由度运动，不仅降低了设备成本，更重要的是提高了系统对人类自身的安全性和柔顺性，且具有体积小，运动的强度和速度易调整等特点。 课题的研究思想符合实际国情和康复机器人对系统柔顺性、安全性、轻巧性的高要求。它将机器人技术应用于患者的手部运动功能康复，康复机器人的系统设计
清扫机器人结构设计
开题报告范文-《上肢康复训练机器人设计》的论文 (1)
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