下肢康复机器人
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机械手-人体下肢外骨骼康复机器人设计-说明书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。
本课题主要研究的下肢外骨骼康复机器人的设计。
本文介绍了下肢康复机器人国内外发展现状和应用情况,进行了下肢外骨骼康复机器人的总体方案设计、结构设计,和总体控制方案设计,并对重要零件进行校核。
本设计下肢外骨骼康复机器人共有5个自由度,其中每一条机械腿上有2个关节(2个自由度)模仿人体腿上的膝关节、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,提高效果。
关键词:康复训练,机器人,下肢外骨骼ABSTRACTThe 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 researchof 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, lower extremity exoskeleton training robot's overall program 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 five degrees of freedom, each of which a mechanical leg joints have two 2 DOF to imitate human 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 peopleKey words:rehabilitation training, robot, lower extremity exoskeletons目录1 绪论1.1 概述1.2 康复机器人的国内外研究现状1.3 本课题主要研究内容1.4 本章小结2 总体方案选择与论证2.1 步态分析2.2 方案的选择2.2.1 自由度的选择2.2.2 基本参数的选取2.2.3 驱动器的选择2.2.4关节结构的选择2.2.5连杆结构的选择2.2.6腰部结构设计2.2.7减重机构设计2.2.8整体结构设计2.3 本章小结3 机械结构的设计与计算3.1 人体参数3.2 各关节运动分析3.2.1 膝关节的运动分析3.2.2髋关节的运动分析3.3 关节力矩分析3.4 具体结构设计3.4.1 关节机构的选择3.4.2 连杆机构的选择3.4.3 腰部结构设计3.4.4减重机构3.4.5整体结构设计3.5 部分重要零件的设计与校核3.5.1轴承的选择及校核3.5.2连杆的计算及校核3.5.3双头螺柱的校核3.6 本章小结4 驱动部件的计算与选型4.1 滚珠丝杠螺母副的计算与选型 4.1.1髋关节滚珠丝杠副的计算与选型4.1.2膝关节滚珠丝杠副的计算与选型4.2 直流伺服电机的计算与选型 4.2.1髋关节直流伺服电机的计算与选型4.2.2膝关节直流伺服电机的计算与选型4.3 同步带的计算与选型4.3.1髋关节同步带的计算与选型4.3.2膝关节同步带的计算与选型4.4 本章小结5 控制系统的设计5.1 控制系统的方案选取5.2 控制系统的设计5.2.1电源配置设计5.2.2常用存储器及扩展电路设5.2.3数据存储器的设计5.2.4 D/A转换器接口电路设计5.2.5译码器的设计5.2.6上位机的连接设计5.3 控制流程的设计5.4 本章小结6 结论7 参考文献8 致谢1 绪论据报道,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。
可编辑修改精选全文完整版下肢外骨骼康复机器人1范围本标准规定了下肢外骨骼康复机器人的术语和定义、型号编制方法、要求、试验方法、检验规则、标志、包装、运输和贮存。
本标准适用于下肢外骨骼康复机器人。
2规范性引用文件下列文件对于本文件的应用是必不可少的。
凡是注日期的引用文件,仅所注日期的版本适用于本文件。
凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。
GB/T 191 包装储存图示标志GB 4208-2008 外壳防护等级(IP代码)GB/T 5226.1 机械电气安全机械电气设备第1部分:通用技术条件GB/T 16754 机械安全急停设计原则GB/T 33265 教育机器人安全要求GB/T 7932-2006 气动系统通用技术条件GB/T 8196-2003 机械安全防护装置固定式和活动式防护装置设计与制造一般要求GB 11291.2-2013 机器人与机器人装备工业机器人的安全要求第2部分:机器人系统与集成GB/T 3785.1-2010 电声学声级计第1部分:规范GB 23821 机械安全防止上下肢触及危险区的安全距离3定义和术语3.1 肢体人的上肢和下肢(不包括头、颈、躯干部分)。
3. 2 康复训练机器人在康复护理、助老助残领域,用于辅助肢体运动功能障碍或失能人员进行康复训练与肢体功能恢复、重建、增强等的机器人。
3. 2 被动训练完全由机器人施力于人体的某一部分肢体,从而带动肢体关节做运动的训练,动力来源于设备。
3.4 4 主动助力训练机器人提供辅助助力,配合并帮助肢体进行运动,以使肢体做连贯运动的主动训练。
3.5 5 防护带用于受训练者保持训练位姿、防止身体倾斜的带子。
4型号编制方法下肢外骨骼康复机器人编制方法如下:下肢外骨骼康复机器人矫正轮胎型号示例:下肢外骨骼康复机器人为7*2型,标记为: 7*2型下肢外骨骼康复机器人。
5要求5.1 1 基本结构5.1.1.1 总体要求a)机器人应包括本体、控制系统以及相关应用软件。
《下肢外骨骼康复机器人的人机交互控制系统设计与实现》一、引言随着医疗科技和机器人技术的飞速发展,下肢外骨骼康复机器人成为了康复医学领域的研究热点。
该类机器人通过模拟正常人体运动模式,协助患者进行康复训练,从而改善其行动能力。
其中,人机交互控制系统的设计与实现是影响康复效果和用户体验的关键因素。
本文将探讨下肢外骨骼康复机器人的人机交互控制系统的设计思路与实现方法。
二、系统设计目标1. 提供精确的力矩控制,以模拟人体自然运动;2. 增强患者与机器之间的交互体验,确保安全与舒适;3. 具备可定制的康复训练模式,满足不同患者的需求;4. 实时监测患者状态,并根据反馈调整康复策略。
三、系统设计原则1. 安全性:确保系统运行过程中患者安全无虞;2. 舒适性:系统应贴合人体工学设计,确保患者使用舒适;3. 智能化:通过算法优化,实现智能化的运动模式调整和康复策略制定;4. 可扩展性:系统设计应具备可扩展性,方便未来功能的增加和升级。
四、硬件结构设计硬件结构包括外骨骼机械结构、传感器系统和驱动系统。
外骨骼机械结构应与人体下肢紧密贴合,保证运动的一致性。
传感器系统包括力矩传感器、位置传感器和压力传感器等,用于实时监测患者的生理数据和机器的运动状态。
驱动系统则负责驱动外骨骼机械结构进行运动。
五、软件控制系统设计软件控制系统是整个系统的核心,包括控制算法、交互界面和数据处理模块。
控制算法负责根据传感器数据调整机器的运动模式,实现人机协同。
交互界面则提供友好的操作体验,方便患者和医护人员操作。
数据处理模块负责收集和分析患者数据,为康复策略的制定提供依据。
六、人机交互实现人机交互实现主要依赖于传感器数据的获取和处理、控制算法的优化以及交互界面的设计。
通过力矩传感器、位置传感器等获取患者的生理数据和机器的运动状态,经过数据处理模块的分析和处理,得出控制指令,通过控制算法调整机器的运动模式,实现人机协同。
同时,交互界面的设计应考虑患者的使用习惯和需求,提供友好的操作体验。
XYKXZFK-9型智能下肢反馈康复训练系统、一、产品研发背景:1.长期卧床会导致废用综合症。
废用综合征是指长期卧床不活动,或活动量不足及各种刺激减少的患者,由于全身或局部的生理功能衰退,而出现关节挛缩、肺部感染、褥疮、深静脉血栓、便秘、肌肉萎缩、肺功能下降、体位性低血压、智力减退等一系列征候群。
长期卧床会使下肢静脉血液回流受阻,从而导致血液循环减慢,下肢组织血液供应不好,从而出现肌肉萎缩等症状。
大多数废用综合征的表现可以通过积极的康复训练得到预防,例如站立训练和行走训练。
2.站立床训练可以帮助病人减少各种并发症的发生,维持脊柱、骨盆及下肢的应力负荷,是促进病人功能恢复的有效手段。
但传统站立床治疗让病人处于直立状态不动,通常会引发血液循环方面的并发症。
3.行走是人类生存的基本需要,但常常因为某些疾病而影响了行走,而且行走往往也是患者在康复治疗中的最基本或第一需求。
在中枢神经系统损伤后,与上肢活动恢复相比较,行走的恢复比较快。
4.传统行走训练:需先进行长时间的直立训练和上肢肌力训练,再进行独立站立和平衡训练,完成上述训练后方可进行行走训练,一般需要2~3人搀扶。
这样的训练耗时长,效率低,给治疗师工作负担加重。
并且对患者的要求高,要在清醒的状态下训练,并且有相当的体力和毅力完成训练。
因此临床上急需一种当卧床患者临床状况稳定,就可逐步训练并对他们提出一定挑战的治疗-下肢反馈康复训练系统应运而生。
二、产品简介1、智能下肢反馈康复训练系统的设计,具有自动踏步功能的革新型起立床,可对膝关节踝关节做被动训练。
不仅可以使开始强大运动治疗疗法的准备阶段成为可能,而且可为下肢培养物理力量。
适用于对因中风导致的下肢障碍康复训练。
2、智能反馈训练系统的设计可以做双腿踏步运动或单条腿踏步运动;并可进行主动训练或被动训练。
3、肌肉张力亢进可以有效的减少,即使在肢体智能反馈训练系统运动的时候也可以。
在医生以及治疗师的指导下可以达到理想的减少肌肉张力亢进的程度。
《下肢外骨骼康复机器人的人机交互控制系统设计与实现》一、引言随着医疗科技和机器人技术的飞速发展,下肢外骨骼康复机器人逐渐成为康复医学领域的重要工具。
这种机器人能够辅助患者进行康复训练,提高其行走能力。
而人机交互控制系统的设计是实现这一目标的关键。
本文将详细介绍下肢外骨骼康复机器人的人机交互控制系统的设计与实现过程。
二、系统设计目标本系统设计的主要目标是实现患者与下肢外骨骼康复机器人之间的有效交互,确保机器人在辅助患者进行康复训练时的安全性和舒适性。
同时,系统应具备智能性,能够根据患者的实际情况调整训练强度和模式,以实现最佳的康复效果。
三、系统设计原理系统设计基于人体运动学、生物力学以及机器人控制技术,结合现代计算机科学和人工智能算法,实现人机之间的信息交互和动作协同。
通过传感器获取患者的生理信息,机器人根据这些信息调整自身的运动状态,以适应患者的需求。
四、硬件设计硬件部分主要包括下肢外骨骼机器人本体、传感器、控制器等。
外骨骼机器人采用轻质材料制作,以减轻患者负担。
传感器包括压力传感器、角度传感器等,用于获取患者的生理信息和运动状态。
控制器采用高性能计算机或专用芯片,负责处理传感器信息,控制机器人的运动。
五、软件设计软件部分包括人机交互界面、控制算法、数据处理等模块。
人机交互界面采用图形化界面,便于患者和医护人员操作。
控制算法采用现代控制理论,如模糊控制、神经网络控制等,实现机器人的智能控制。
数据处理模块负责收集、分析和存储患者的生理信息和训练数据,为医生和患者提供科学的康复依据。
六、实现过程1. 系统初始化:设置机器人初始状态,确保其处于安全运行状态。
2. 传感器信息采集:通过压力传感器、角度传感器等获取患者的生理信息和运动状态。
3. 信息处理:将传感器信息传输至控制器,控制器通过算法处理这些信息,得出机器人的运动指令。
4. 机器人运动控制:根据运动指令,控制机器人进行相应的动作,实现与患者的协同运动。
下肢康复训练机器人关键技术研究的开题报告1. 研究背景和意义随着人口老龄化和运动受伤等疾病的增加,下肢功能障碍的患者数量逐年增加。
这些患者通常需要进行持续的物理治疗来恢复运动能力并提高生活质量。
传统的康复治疗方法需要手动操作,需要长时间的训练和高度专业的技能,效率低下。
因此,发展一种带有自动化和智能化的下肢康复训练机器人成为许多研究者的热门方向。
机器人康复技术是一个具有很高发展潜力的领域,在国内外研究机构和医院已经展开研究。
2. 研究内容和目标本课题主要研究下肢康复训练机器人的关键技术,包括机器人控制系统、运动学模型、动力学模型、力传感器、软件系统等,在此基础上设计并制作一款下肢康复训练机器人,实现康复训练的自动化和智能化,提高康复效果和工作效率。
具体研究目标如下:(1)掌握下肢机器人康复训练的理论基础和技术要求;(2)设计具有多自由度的下肢康复训练机器人;(3)研究下肢机器人控制系统和运动学、动力学模型;(4)研究下肢康复训练机器人的力传感器技术;(5)设计康复训练机器人的软件系统,实现自动化控制和智能化诊断;(6)进行下肢康复训练机器人的实验验证,评估康复效果和工作效率。
3. 研究方法和技术路线本课题采用以下方法和技术路线:(1)文献调研:深入了解关键技术的最新发展情况和研究现状,为本研究提供理论和实践基础;(2)机器人设计:依据下肢康复训练的要求和机器人控制要求,设计具有适当自由度的机器人模型;(3)数学模型:建立机器人的运动学模型和动力学模型;(4)力传感技术:通过阻抗控制技术研究和设计具有高精度和稳定性的力传感器;(5)软件设计:根据实验要求,设计机器人控制软件,实现自动化控制和智能化诊断;(6)实验验证:对研制的下肢康复训练机器人进行实验验证,评估其康复效果和工作效率。
4. 预期结果和创新点本研究预期实现:(1)设计并制作一种具有多自由度、高精度和稳定性的下肢康复训练机器人;(2)研究建立机器人的运动学模型和动力学模型,实现机器人的精确控制和运动规划;(3)采用阻抗控制技术研究和设计康复训练机器人的力传感器,实现康复训练的精确力量控制和力量反馈;(4)设计康复训练机器人的软件系统,实现自动化控制和智能化诊断;(5)开展实验验证,评估机器人康复训练的效果和工作效率。
下肢外骨骼康复机器人控制系统设计与研究一、本文概述随着科技的不断进步,医疗康复领域迎来了前所未有的发展机遇。
下肢外骨骼康复机器人作为一种辅助人体行走、促进康复的重要设备,其设计与研究具有重要的实践意义和理论价值。
本文旨在探讨下肢外骨骼康复机器人的控制系统设计,包括硬件构成、软件编程以及运动控制策略等方面,以期为提高康复效果、促进患者康复进程做出贡献。
本文首先介绍了下肢外骨骼康复机器人的研究背景和发展现状,阐述了其在医疗康复领域的应用前景。
随后,详细分析了下肢外骨骼康复机器人控制系统的设计要求和技术难点,包括机械结构设计、传感器选型与配置、运动学建模与控制算法设计等方面。
在此基础上,本文提出了一种基于人机交互的下肢外骨骼康复机器人控制策略,以实现精准的运动轨迹控制和个性化康复治疗。
接下来,文章重点阐述了下肢外骨骼康复机器人控制系统的设计与实现过程。
介绍了控制系统的硬件构成,包括主控制器、驱动器、传感器等关键部件的选型与配置。
然后,详细描述了控制系统的软件编程,包括运动学建模、控制算法实现、人机交互界面开发等方面。
通过实验验证和临床应用测试,评估了所设计的控制系统的性能和效果。
本文的研究成果不仅为下肢外骨骼康复机器人的设计与研究提供了有益的参考,也为医疗康复领域的技术创新和发展提供了新的思路和方法。
未来,我们将继续深入研究下肢外骨骼康复机器人的控制策略和技术应用,以期为患者提供更加高效、个性化的康复治疗方案。
二、下肢外骨骼康复机器人基础理论下肢外骨骼康复机器人作为一种辅助人体下肢运动的医疗设备,其基础理论涉及多个学科领域,包括生物力学、机器人技术、控制理论以及人机交互等。
生物力学基础:生物力学是研究生物体在力学作用下的反应和适应的科学。
在下肢外骨骼康复机器人的设计中,必须充分理解人体下肢的生物力学特性,包括骨骼结构、肌肉力量分布、关节运动范围等。
这些特性为机器人设计提供了重要的参考依据,确保了机器人在辅助人体运动时能够符合生物力学规律,避免对人体造成不必要的损伤。
坐卧式下肢康复机器人机构设计及人机系统动力学模型辨识的开题报告第一部分:选题背景及研究意义坐卧式下肢康复机器人已经广泛应用于临床,可以有效地辅助患者进行下肢康复训练。
机器人的机构设计和控制系统对于机器人的性能和康复效果起着至关重要的作用。
因此,对机器人机构进行优化设计和人机系统动力学模型辨识的研究具有重要的理论和实践意义。
本文旨在通过研究坐卧式下肢康复机器人机构设计和人机系统动力学模型辨识,探讨机器人机构设计和控制系统的优化方法,提高机器人的康复训练效果,促进机器人在临床康复领域的应用。
第二部分:研究内容及方法本文将围绕以下研究内容进行深入探讨:1. 坐卧式下肢康复机器人机构设计:对机器人机构进行优化设计和性能分析,包括机器人关节的结构形式和参数选取、机器人运动学分析和仿真等。
2. 人机系统动力学模型辨识:通过对机器人康复训练系统进行力学建模和数据采集分析,辨识机器人的动力学模型,包括关节刚度、惯性、摩擦等参数。
3. 坐卧式下肢康复机器人控制方法研究:针对机器人的运动特性和关节的受控对象,设计控制算法,实现对机器人的自适应、精准和安全的控制。
本文主要采用以下研究方法:1. 理论分析法:通过对机器人运动学、动力学、控制理论等进行理论分析,设计机器人的控制算法和优化机构结构。
2. 数值仿真法:采用MATLAB/Simulink等软件进行数值仿真分析,模拟机器人康复训练过程中的运动状态和关节反应,并且实现模型辨识和控制算法的有效性验证。
3. 实验研究法:设计实验平台,进行机器人康复训练实验,采集实验数据,分析算法的有效性和机器人康复训练效果。
第三部分:预期目标通过本文的研究,期望实现以下目标:1. 设计优化坐卧式下肢康复机器人的机构结构,提高机器人的运动灵活性和稳定性。
2. 辨识坐卧式下肢康复机器人的关节动力学模型,提高机器人的运动精度和控制效果。
3. 实现坐卧式下肢康复机器人的自适应、精准和安全的控制,提高机器人康复训练的效果和适应性。
下肢助力外骨骼机器人研究随着科技的不断进步,机器人技术已经越来越广泛地应用于各个领域。
其中,下肢助力外骨骼机器人作为一种辅助人体行走的外骨骼装置,受到了越来越多的。
本文将介绍下肢助力外骨骼机器人的研究背景、现状、技术原理及实现方法,以及应用领域和未来发展。
下肢助力外骨骼机器人是一种可穿戴的智能设备,它通过仿生学原理和机械结构设计,为穿戴者提供额外的支撑和助力,从而减轻行走时的负担。
这种外骨骼机器人对于那些需要长时间行走或者负重工作的人群,以及下肢损伤或疾病的康复治疗具有重要的意义。
随着人口老龄化的加剧,下肢助力外骨骼机器人还有着广阔的老年护理市场前景。
下肢助力外骨骼机器人的研究可以追溯到20世纪末,至今已经经历了多个阶段的发展。
目前,下肢助力外骨骼机器人已经在临床应用上取得了一些显著的成果。
例如,在军事、工业和康复医学等领域,已经有一些原型机或者商业产品投入使用,并得到了良好的反馈。
同时,学界对于下肢助力外骨骼机器人的研究也在不断深入,涉及到机械设计、控制系统、人工智能等多个方面。
下肢助力外骨骼机器人的技术原理主要包括仿生学、机械动力学、传感技术、控制算法等。
其实现方法通常包括关键零部件的设计与制造、机构优化与调试、传感器采集与处理、控制算法设计与实现等步骤。
下肢助力外骨骼机器人的核心部分包括腰部、大腿杆、小腿杆和脚踝等部位的设计。
这些部位通过仿生学的原理,模仿人体下肢的动作规律,从而实现与人体运动协同的外骨骼机器人。
在仿生学的基础上,通过机械动力学的研究,可以进一步优化机器人的负载能力和效率。
同时,利用先进的传感技术,可以实时采集穿戴者的运动信号并反馈给控制系统,从而实现精准的控制。
下肢助力外骨骼机器人具有广泛的应用领域。
在军事方面,下肢助力外骨骼机器人可以帮助士兵在行军过程中节省体力,提高作战能力。
在工业生产中,下肢助力外骨骼机器人可以帮助工人进行重物搬运等体力劳动,提高生产效率。
在康复医学领域,下肢助力外骨骼机器人可以帮助患有下肢损伤或疾病的人进行康复训练,加速恢复。
智能下肢康复机器人项目可行性研究报告立项申请报告范文一、项目背景及意义随着人口老龄化的不断加剧,下肢功能障碍成为影响老年人生活质量的主要因素之一、康复训练是恢复和提升下肢功能的有效途径,但传统的人工康复训练方式存在效果不佳、耗时费力等问题。
智能下肢康复机器人的出现为解决这一问题提供了新的可能,具有较高的可行性和广阔的市场需求。
本项目旨在设计并制造一款智能下肢康复机器人,通过模拟人体运动形式,辅助进行康复训练,提高下肢功能恢复效果,并为临床医生提供科学、精准的康复训练数据,促进康复医疗水平的提升。
二、项目目标1.设计一款结构合理、操作便捷的智能下肢康复机器人,满足康复训练的需求。
2.开发相应的康复训练软件,并与智能机器人实现无缝连接。
3.基于机器人康复训练数据,开展大规模康复训练效果评估研究,提供科学的依据。
4.推广智能下肢康复机器人,促进康复医疗水平的普及与提高。
三、可行性分析1.技术可行性:目前智能机器人技术已相对成熟,通过现有技术手段可实现下肢康复机器人设计与制造。
康复训练软件开发的技术难度相对较低,有较高的可行性。
2.市场可行性:随着老年人口的增加,下肢康复需求日益增长,市场潜力巨大。
智能下肢康复机器人可以替代传统人工康复训练,提高康复效果,具有广阔的市场前景。
3.资源可行性:项目需要的技术与设备资源相对容易获取,人力资源充足,存在一定的项目资源可行性。
四、项目实施方案1.确定团队成员:由机器人工程师、康复学专家、软件开发人员组成的跨学科团队。
2.进行前期调研:调研市场需求、用户需求以及现有智能下肢康复机器人的性能特点,为项目设计提供依据。
3.设计与制造智能下肢康复机器人:根据前期调研结果,制定机器人结构设计方案,并制造出可用于实验的样机。
4.开发康复训练软件:基于现有康复理论,开发一款全面的康复训练软件,与智能机器人进行无缝连接。
5.康复训练效果评估研究:开展大规模的康复训练效果评估研究,收集数据并分析,为康复医疗水平的提升提供科学依据。
下肢康复外骨骼机器人设计与性能分析目录一、内容概述 (2)1.1 研究背景 (3)1.2 研究目的与意义 (4)1.3 国内外研究现状及发展趋势 (5)二、下肢康复外骨骼机器人的设计原理 (6)2.1 外骨骼机器人的基本结构 (8)2.2 动力系统设计 (9)2.3 控制系统设计 (10)2.4 传感器及其融合技术 (12)2.5 人机交互与控制系统设计 (13)三、下肢康复外骨骼机器人的性能分析 (14)3.1 功能性评价指标 (16)3.1.1 平衡性能 (17)3.1.2 协调性能 (19)3.1.3 敏捷性能 (20)3.2 结构性能评价指标 (21)3.2.1 结构强度与刚度 (23)3.2.2 重量与功耗 (24)3.2.3 结构可拆卸性 (25)3.3 控制性能评价指标 (26)3.3.1 控制精度 (27)3.3.2 反馈速度 (28)3.3.3 自主学习能力 (29)四、下肢康复外骨骼机器人的实验测试与分析 (31)4.1 实验条件与方法 (32)4.2 实验结果与分析 (33)4.2.1 功能性测试结果 (34)4.2.2 结构性能测试结果 (36)4.2.3 控制性能测试结果 (36)五、结论与展望 (38)5.1 研究成果总结 (39)5.2 存在问题与不足 (40)5.3 后续研究方向与展望 (41)一、内容概述“下肢康复外骨骼机器人设计与性能分析”文档旨在全面介绍下肢康复外骨骼机器人的设计过程及其性能分析。
本段落将简要概括文档的主要内容和结构。
文档将介绍下肢康复外骨骼机器人的研究背景和意义,随着医疗技术的不断进步和康复需求的日益增长,外骨骼机器人在康复治疗中的应用逐渐受到重视。
下肢康复外骨骼机器人作为一种辅助设备,能够帮助患者进行行走、站立等动作的训练,提高康复效果。
文档将阐述下肢康复外骨骼机器人的设计原理与流程,这包括机器人的结构设计、控制系统设计以及人机交互设计等方面。
XYKXZFK-9型智能下肢反馈康复训练系统
1. 产品研发背景
1. 我国每年新发脑卒中病例120-150万人,死亡者80-100万人,死亡率高达
66.7%! 存活者中约75%致残,丧失了行走的能力。
另外造成下肢瘫痪的疾病还有脊髓损伤、外伤、比如下肢关节性疾病(如膝关节退
行性骨关节炎、脊髓性肌萎缩症、多发性硬化症等。
下肢康复机器人作为一种自动化的康复治疗设备,可以帮助患者进行科学有效的康复训练,使患者的运动功能得到更好的恢复。
20 世纪80 年代是康复机器人研究的起步阶段,美国、英国和加拿大在康复机器人方面的研究处于世界领先地位,1990
年以后康复机器人的研究进入到全面发展时期。
目前,康复机器人已经广泛应用到康复治疗方面,不仅促进了康复医学的发展,同时带动了相关领域的新技术和新理
论的发展。
研发背景:
1.我国每年新发脑卒中病例120-150万人,死亡者80-100万人,死亡率高达66.7%! 存活者中约75%致残,丧失了行走的能力。
另外造成下肢瘫痪的疾病还有脊髓损伤、外伤、比如下肢关节性疾病(如膝关节退行性骨关节炎、脊髓性肌萎缩症、多
发性硬化症等。
2. 下肢活动障碍导致的严重并发症,长期卧床,下肢静脉血液回流受阻,下肢生理功能衰退,下肢组织血液供应不足,废用综合症
3. 传统康复训练治疗存在严重不足医护人员劳动强度大且不能保证稳定持续的运动训练
4. 单纯的直立床训练也存在着缺陷。
患者下肢关节活动度得不到锻炼
下肢康复机器人应运而生
二. 产品设计原理:
按照正常行走时不同肌肉收缩的时序
通过预先设定的程序在预定的时间内刺激各组肌肉群产生一种协调动作模拟正常的行走动作
3. 产品参数及优势:
XYKXZFK-9型智能下肢反馈康复训练系统
技术参数
·电源电压:220V 50/60Hz 功率400VA
·床面高度可调节范围:0~300mm
·训练时间:0~99min任意可调
·起立角度:0~90°可点动操作,操作简便,角度任意可调
·踏步角度:0~25°
·踏步速度:1~80步/min任意可调
·前倾角度:0~15°任意调节,后仰角度:0~10°任意调节
·踏板可电动调节范围:0~200mm
·脚踏板上下活动角度±15°
·减重短伸缩调节范围:0~150mm
·承载重量:180kg
·操作系统:视窗操作系统,操作更方便直观
·人机对话界面:采用大屏幕彩色触摸液晶屏
·训练驱动装置:采用直流变频驱动松下伺服系统,运行噪音低,幅度精确
·训练驱动模式:模拟人体步行曲线函数,在液晶屏上直接显示
·可检测下肢痉挛,一旦产生痉挛驱动电路为立即停止,避免对肢体造成伤害,痉挛灵敏度调节:10~150Nm,痉挛间歇时间:10s~120s可调。
·语言生物反馈:模仿真人发音,轻松掌握设备运行状态
·动力部分:进口伺服电机两个,进口直线电机五个
技术优势
·本产品由微电脑自动控制;
·操作系统:Windows Ce作为操作平台,彩色触摸屏设计令设置参数变得非常方便·人机对话界面:采用大屏幕彩色触摸液晶屏
·训练驱动模式:模拟人体步行曲线函数,在液晶屏上直接显示
·可检测下肢痉挛,一旦产生痉挛驱动电路立即停止,避免对肢体造成伤害
·语言生物反馈:模仿真人发音,轻松掌握设备运行状态
·起立踏步训练系统为直立床与下肢关节康复训练的完善结合,对膝关节、踝关节做主动和被动训练。
适用于长期卧床不起的病人。
·采用进口优质控制器和驱动器,仪器平稳无噪音。
·可移动式床体,操作台液晶显示轻触薄膜开关控制,操作方便,使用寿命更长。
·起立角度和床面升降可点动控制操作,简便、方便患者转移。
·踏步时间和踏步速度由微电脑控制。
·脚踏板电动伸缩装置,可根据患者身高,做灵活调节,并可对患者下肢施加压力。
预防骨质疏松。
·脚踏板上下自由活动,适用于踝关节恢复训练。
·实时跟踪并显示大腿受力情况:治疗师能根据反馈回来的波形对病人训练情况进行一些评定。
·带有大腿坚硬度评估功能:能实时反映大腿训练前后坚硬度的变化。
·检测到下肢痉挛后,驱动电路立即停止。
并按照设定的时间休息##秒后,再向相反的方向低速开始运动。
·当患者训练一定时间段后,肌力恢复了一些,神经功能恢复了一些,有力量自己开始主动训练后,机器电机自动停止工作,让患者自己做主动训练!
·当患者做主动训练一定时间后,体力不支,机器检测到后,可以自动恢复到被动训练模式
·人性化控制痉挛程序:一旦发现痉挛,驱动杆立刻放慢速度,随着肢体的不同运动方向,可以根据肢体反馈进行自然调节痉挛的肢体。
·痉挛灵敏度可以根据病人需要而调节。
·具有减重功能,在训练过程中可调节负重大小,可单独形式训练,也可选择组合训练
·具有主动功能及被动功能训练;
·液晶触摸式显示屏,能够根据波形来判断肌肉的训练情况
·超大豪华脚轮,移动灵活,锁定牢固。
·安全保护装置:300kg 40mm/S进口阻尼器,紧急制动按钮,紧急复位手柄。
四.产品适应症
肢体智能反馈训练系统尤其是适合下列症状:
- 行走或移动功能不健全
- 活动缺乏
- 多样硬化症
- 风湿病
- 心肌病
- 关节炎、畸形
- 帕金森症
- 瘫痪
- 肿块、水肿
- 透析病人
五. 注意事项及不良反应的处理
注意事项:
1. 双脚的宽度以及足内偏、外偏的角度可根据病人的具体情况作出相应的调整。
2. 双侧踏板下面弹簧可根据病人的需要提供相应的生理载荷(载荷不可计量)。
3. 由于病人多有患侧肢体感觉障碍及认知障碍,所以固定带的松紧度要适宜,避免皮肤产生皱褶,引起皮肤破损。
4. 病人情况不同,病情轻重不一,需要密切监护,治疗循序渐进,逐渐加大直立的角度,避免意外的发生。
5. 治疗床上半部分能够向后有20°的角度,这样设计的目的是为了模拟步行时的挺髋动作,(髋后伸+下肢周期性负载是对CPG的最重要的刺激形式),所以为了达到伸髋,需要使每个病人的股骨大转子与床身上半部分的下缘对齐。
6. 对于初次接受治疗的病人进行心电监护。
7. 当病人出现晕厥前的征兆如面色苍白、呼吸急促、出汗时应停止治疗,将治疗床慢慢降低角度。