康复机器人 毕业设计

机械工程专业本科毕业设计（论文）任务书毕业设计（论文）题目辅助下肢运动障碍患者康复训练机器人结构设计学院土木工程学院学号姓名一、毕业设计（论文）题目来源设计题目依据专业培养方案要求，在专业课教学内容基础上结合生产实践需求、指导教师科研方向、学生特长爱好及可能从事的工作等综合确定。

二、毕业设计（论文）应完成的主要内容1.查阅资料文献，了解中低位截瘫患者的生理结构，了解康复/助行机器人的分类、特点、结构、功能等，了解设计的主要内容及常用设计方法，了解课题的研究现状及设计过程中容易出现的问题，撰写开题报告及外文翻译；2.对低中位截瘫患者的行走需求进行分析，对辅助行走系统进行初步的静态尺寸分析，确定设计的初始条件及设计要求，分析并确定该系统帮助中低位截瘫患者进行行走康复的实施过程、动作组成、动作循环，确定设计的总体方案；3.完成中低位截瘫患者辅助行走机械系统设计，至少应包括悬吊系统（支承框架、升降位移机构等）设计和立行系统（穿戴支持结构、辅助行走机构等）设计，确定工作参数、结构尺寸、传动方案等，对动力部分、传动部分和执行部分进行选型和参数计算等；4.设计过程应充分考虑助行系统对患者的适应性、应用过程的便利性、并从节能环保角度体现设计的创新性；5.完成关键零部件的三维模型建立，并实现总体装配；6.撰写毕业论文和相关技术文件。

三、毕业设计（论文）的基本要求及应完成的成果形式1.4000字左右开题报告一份；2.不少于1000字外文文献翻译一份；3.1.5万字左右设计计算说明书一份；4.不少于2张A0图量。

四、毕业设计（论文）的进度计划五、毕业设计（论文）应收集的资料及主要参考文献综合利用学校网络科技数据库及图书馆进行资料查询，在可能的情况下，可以去实地调研。

理论基础：机械原理、机械设计、工程机械设计、材料力学等工具书：机械设计手册、机械传动设计手册等软件：AutoCAD、CATIA/solid works等关键字：截瘫障碍、下肢助行、康复机器人、机构设计六、其他要求（此项为可选项）指导老师签名 2023年12月 27日。

上下肢康复机器人的结构设计与开发-机械专业毕业论文开题报告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。

单腿多自由度下肢康复机器人设计一、引言随着人口老龄化和慢性病的不断增多，肢体残疾和运动障碍等康复需求也在不断增加。

这就要求开发出高效、智能、安全和可靠的康复辅助设备，以提供良好的康复治疗效果。

本文旨在设计并制造一款单腿多自由度下肢康复机器人，通过对患者下肢的多角度、多向度训练，从而帮助患者快速、稳定地恢复下肢功能。

二、相关工作然而，这些机器人在设计时普遍存在着臃肿、复杂、昂贵等问题。

此外，由于患者个体差异、康复需求等因素，部分机器人对患者自由度和适应性要求较高，使得机器人在实际康复中的应用存在着一定的局限性。

因此，为了更好地满足康复需求并提高机器人的使用效率，本文提出设计制造一款单腿多自由度下肢康复机器人。

三、系统结构设计3.1 机器人结构本文所设计的机器人采用四电机驱动的机械臂结构，可以提供沿x、y、z三轴和旋转轴的运动自由度，同时具有非常好的运动灵活性和稳定性。

具体的结构如图1所示。

机器人主要由步态训练平台、运动臂、时序控制器、嵌入式系统和人机交互界面等部分组成。

步态训练平台是机器人的支撑平台，可以根据患者身高、体型、康复需求等因素进行调整。

同时，该平台还配备有压力传感器和陀螺仪等传感器，可以实时监测患者的脚部压力和身体平衡情况，并据此进行反馈控制。

运动臂是机器人的重要执行部分，由四电机通过传动机构和减速器驱动，可以控制机械臂的8个自由度运动。

具体包括三个平移自由度和五个旋转自由度。

其中，平移自由度包括x、y、z三个方向的运动，旋转自由度包括三个旋转轴的转动和两个关节的伸缩。

通过这些自由度的组合，机器人可以实现多样化的运动训练。

时序控制器是机器人的控制核心，负责协调各个电机的运动状态和控制操作。

为了实现高精度、高速的控制，本文采用了PID控制方法，并在控制算法中引入了运动轨迹规划和人机交互等技术，以增强机器人的运动控制能力和使用便利性。

嵌入式系统是机器人的数据采集和处理部分，可以实时记录患者的运动信息和康复效果，并通过无线网络和云端交互实现数据分析和远程监控等功能。

淮阴工学院毕业设计说明书（论文）作者: 陈挺学号：**********系(院): 机械工程学院专业: 机械设计制造及其自动化(专转本)题目: 脚踝康复机设计——机械设计殷永华讲师指导者：(姓名) (专业技术职务)评阅者：(姓名) (专业技术职务)2015年5月毕业设计说明书（论文）中文摘要毕业设计说明书（论文）外文摘要目录1 绪论 (1)1.1 课题背景与意义 (1)1.2 脚踝康复机研究状况 (2)1.3 脚踝康复机设计的技术难点 (6)1.4 本文研究的内容 (6)1.5 本章小结 (7)2. 脚踝生理结构与康复手段 (7)2.1 脚踝生理结构及其运动 (7)2.2 传统脚踝康复的手段 (9)2.3本章小结 (11)3. 脚踝康复机的结构及其比较 (11)3.1 常见脚踝康复机机构 (11)3.2 结构设计方案比较 (12)3.3 机构方案确定 (17)3.4 本章小结 (17)4. 脚踝康复机的设计 (17)4.1 脚踝康复机机构设计要求及医学参数 (18)4.2 脚踝肌肉群力矩分析 (19)4.3 丝杆滑台的选型计算 (20)4.4 步进电机的参数与选型 (25)4.5 行星减速器选型计算 (26)4.6 脚踝康复机整机布局 (27)4.7 其他辅助的机构设计 (28)4.8 本章小结 (29)5. 机构受力及运动分析 (30)5.1 执行机构应力与变形的简单有限元分析 (30)5.2 运行过程中的力矩、角度变化 (32)5.3 本章小结 (33)结论 (34)致谢 (35)参考文献 (36)1 绪论1.1 课题背景与意义目前，随着长期卧床不能运动患者的增多，瘫痪、下肢功能障碍等成为了常见的并发症。

由于患者的下肢长期得不到锻炼，肌肉、基膜和结缔组织性能减退，造成肌肉僵硬，甚至出现废用性肌萎缩等。

小腿的三头肌持续痉挛而得不到牵伸就会导致跟腹挛缩，会使得原本可逆的足下垂转变为不可逆的足下垂。

单腿多自由度下肢康复机器人设计一、需求分析1. 需要满足单腿康复需求：目前市场上的下肢康复机器人大多只能同时治疗双腿，对于单腿患者的康复需求无法完全满足。

2. 多自由度设计：为了能够更好地模拟人体运动，下肢康复机器人需要具备多自由度设计，从而能够更好地调整角度和幅度以适应不同的治疗需求。

3. 安全性和稳定性：康复机器人在为患者提供治疗的还需要确保患者的安全，防止因机器人失稳而引发意外。

4. 数据采集和分析功能：康复机器人需要能够采集患者的运动数据，并进行分析，从而为医生和康复师提供更精准的治疗方案。

二、设计理念1. 针对单腿康复需求设计：本款下肢康复机器人将专门针对单腿患者的康复需求进行设计，能够为单腿患者提供更精准、全面的康复治疗。

三、设计方案1. 结构设计：康复机器人将采用轻量化材料，结构设计合理，能够灵活调整机器人姿态，满足不同的治疗需求。

2. 动力系统：机器人将采用电动执行机构，能够灵活运动并提供治疗动力，同时通过自身控制系统进行运动控制，保证治疗的准确性和安全性。

3. 传感器系统：机器人将配备多种传感器，能够实时监测患者的运动状态，并实时反馈给控制系统，从而保证机器人在进行治疗时的稳定性和安全性。

四、性能参数1. 多自由度设计：机器人将拥有多个关节自由度，能够模拟人体运动的多种姿态，并能够根据患者的康复需求进行灵活调整。

2. 精准度和稳定性：机器人的运动精准度高，能够确保治疗的准确性；同时采用先进的传感器和控制系统，能够确保机器人在进行治疗时的稳定性。

4. 人机交互性：机器人将配备智能人机交互系统，能够实时与患者进行互动，提供更人性化的康复治疗体验。

五、应用前景设计一款单腿多自由度下肢康复机器人，将给单腿患者的康复治疗带来巨大的改变。

它能够更好地满足单腿患者的康复需求，提供更精准、全面的康复治疗；多自由度设计将能够更好地模拟人体运动，提供更灵活的治疗方式；安全稳定性设计能够保证患者在治疗过程中的安全；数据采集和分析功能将为医生和康复师提供更精准的治疗方案，从而提升治疗效果。

机械原理课程设计说明书卧式下肢康复机的设计机械原理课程设计任务书一、卧式下肢康复机的性能指标卧式下肢康复机器人是对下肢具有运动障碍的患者进行主动康复训练的自动化机械装置，它可以帮助因中风等疾病或因外伤引起的腿部运动障碍进行运动机能恢复性训练。

卧式下肢康复机器人的整体性能应达到如下主要技术指标：(1)1自由度（主运动机构）；(2)承载能力10kg的屈伸机构；(3)曲柄的转速20转/分钟左右；(4)机构能使病人模仿正常人仰卧时屈伸腿运动；(5)脚踏板点的运动轨迹为椭圆，使椭圆轨迹与正常人行走轨迹相吻合。

二、卧式下肢康复机的设计内容用MATLAB编程完成下述内容：1、分析正常人行走轨迹、正常人腿部大致尺寸；了解下肢具有运动障碍的患者的康复机理。

2、建立机构数学模型，根据脚踏板点的运动轨迹，设计最适合人体运动的机构尺寸；3、分析机构各杆尺寸变化对脚踏板点的轨迹的影响，进而分析影响人体运动的步高和步距；4、分析机构脚踏板点的速度特性，并进行仿真；5、分析机构脚踏板点的加速度特性，并进行仿真；6、研究机构的动力特性。

次目第1章正常人的步态分析以及运动障碍患者的康复机理 (04)§1-1人体比例及步态分析 (04)§1-2下肢运动障碍患者的康复机理 (05)第2章下肢康复机机构方案设计 (07)§2-1分析各类机构优缺点，选定最终机构类型 (07)第3章建立机构的数学模型并选定机构尺寸 (11)§3-1利用解析法构建机构的数学模型 (11)§3-2运用MATLAB软件计算并绘制脚踏板点的运动轨迹 (13)§3-3根据脚踏板点的运动轨迹，设计机构尺寸 (13)第4章分析机构各杆尺寸变化对脚踏板点的轨迹影响 (14)§4-1曲柄长度R对椭圆轨迹的影响 (14)§4-2连杆长度L对椭圆轨迹的影响 (15)§4-3基座高度H对椭圆轨迹的影响 (17)§4-4最终参数的确定 (18)第5章脚踏板处速度的运动仿真分析 (20)§5-1水平方向的速度仿真 (20)§5-2垂直方向的速度仿真 (21)§5-3总速度的仿真 (23)第6章脚踏板处加速度的运动仿真分析 (25)§6-1水平方向的加速度仿真 (25)§6-2垂直方向的加速度仿真 (26)§6-3总加速度的仿真 (27)第7章机构的动力特性分析 (28)§7-1机构的极位夹角分析 (28)§7-2机构的传动角分析及仿真 (29)总结………………………………………………………………………………………31参考文献 (32)一、正常人的步态分析及以运动障碍患者的康复机理1、人体比例及步态分析根据我国成年人人体的比例尺寸关系：大腿长度约占人体总高度的0.245；小腿长度约占总高度的0.246；髋关节宽度约占人体总高度的0.2；足高约占人体总高度0.15]1[。

第1章绪论全套完整版19张CAD图纸，联系1538937061.1 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。

第1章绪论概述康复机器人是近年出现的一种新型机器人，它的主要作用有两方面，一是帮助由于疾病而造成偏瘫，或者因意外伤害造成肢体运动障碍的人恢复提高运动能力，称为康复训练机器人是作为一种辅助装置代替失去运动能力的肢体完成一部分动作，称为机器人假肢。

康复机器人作一种自动化设备，可以帮助患者进行科学而又有效的康复训练，使患者的运动机能得到更好的恢复。

康复机器人由计算机控制，并配有相应的传感器和安全系统，可以自动廉价康复训练效果，根据病人的实际情况自动调节运动参数，实现最佳训练。

康复机器人在原理上和工业机器有很大的区别，它也不限于一般的体育运动训练器材。

它直接作用于人体，与人在同一个作业空间工作，人与机器人作为一个整体而协调运动。

康复机器人成果包括以下三方面技术：手部康复训练机器人：手及腕部康复训练。

手臂康复训练机器人：手臂康复训练。

下肢康复训练机器人：行走功康复训练。

康复机器人技术得以传化为产品对于提高患者康复质量，减少患者的病痛，减轻社会负担具有重要的实际意义。

由于各种原因而患有一侧肢体运动障碍的患者人数很多，随着生活水平的提高对康复治疗的需求也会越来很大，康复机器人将有很好的市场前景。

这项技术在欧美等国家自得到普遍重视，康复机器人成果的转化可能会带动一个新兴的机器人产业的发展，这将对国民经济的发展发挥重要作用。

下肢康复机器人研究现状康复机器人的生产发展康复机器人是帮助残疾人解决生活中活动困难的一种工具，它可以在家里或在工作场所使用，使残疾人获得更强的生活能力，并相当大地提高他们的生活质量。

康复机器人现在已经由科学幻想走进了现实生活之中过去几年，康复机器人在欧洲已经有所发展，一些欧洲企业在技术开发及投资方面给予了支持目前已有两种康复机器人打人了市场，即Hmdv l及MANus，它们都是欧洲生产的Handy 1有5个自由度，残疾人可利用它在桌面高度吃饭；MANUs 是一种装在轮椅上的仿人形的手臂，它有6(或7)个自由度，其工作范围可由地面到人站立时达到的地方，不过，康复机器人进人市场的过程却非常缓慢，许多人仍然把它看作是一项未来的技术显然，要想在实际生活中很好地利用康复机器人。

单腿多自由度下肢康复机器人设计【摘要】这篇文章介绍了单腿多自由度下肢康复机器人的设计。

首先在背景介绍了康复机器人在康复领域的重要性，研究意义在于提高康复效果并减轻医护人员的负担。

接着在详细阐述了设计目标、系统构成、关节设计、传感器应用以及运动控制算法。

最后在结论中，概述了该机器人设计的优势，有望在康复领域得到广泛应用，并展望了未来的发展方向。

这篇文章系统地介绍了单腿多自由度下肢康复机器人的设计原理和应用前景，为康复机器人领域的研究提供了有价值的参考。

【关键词】单腿多自由度、肢体康复、机器人设计、引言、设计目标、系统构成、关节设计、传感器应用、运动控制算法、结论、设计优势、应用前景、展望未来。

1. 引言1.1 背景介绍单腿多自由度下肢康复机器人是一种用于帮助下肢残疾人群进行康复训练和恢复功能的设备。

随着人口老龄化和运动损伤的增加，康复机器人在医疗领域的应用越来越受到重视。

传统的康复训练方式存在着训练效果难以量化、训练过程缺乏个性化和训练师资源不足等问题，而康复机器人正是能够解决这些问题的有效工具。

单腿多自由度下肢康复机器人具有多种关节自由度，能够模拟人体腿部关节的运动，并且可以根据患者的具体情况进行个性化调节，帮助患者进行精准的康复训练。

这种机器人可以通过传感器实时监测患者的运动情况，从而为患者提供及时的反馈和指导。

运动控制算法的设计可以根据患者的康复需求进行优化，使机器人能够更好地辅助患者进行康复训练。

通过设计和研究单腿多自由度下肢康复机器人，可以为下肢残疾人群提供更有效的康复方案，帮助他们提高活动能力，提升生活质量。

这种康复机器人的应用前景广阔，有望在未来成为康复医学领域的重要技术手段。

1.2 研究意义单腿多自由度下肢康复机器人设计的研究意义在于为下肢残疾患者提供有效的康复训练手段。

随着人口老龄化和交通事故的增加，下肢功能障碍的患者数量不断增加，传统的康复方法已经无法满足需求。

设计一款具有多自由度的下肢康复机器人，能够针对不同患者的康复需求进行个性化设计和训练，具有非常重要的意义。