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。

机器人毕业设计机器人毕业设计在现代科技快速发展的时代，机器人已经成为人们生活中越来越重要的一部分。

从工业生产到家庭服务，机器人的应用范围越来越广泛。

因此，机器人的毕业设计成为了越来越多学生的关注焦点。

本文将探讨机器人毕业设计的一些创新思路和应用领域。

一、机器人辅助医疗随着人口老龄化的加剧，医疗领域对于机器人的需求也越来越大。

机器人可以在手术中提供精确的辅助，减少手术风险，提高手术效率。

此外，机器人还可以在康复治疗中发挥重要作用，例如帮助瘫痪患者恢复肌肉功能。

因此，设计一款能够精确操作、灵活应对的医疗机器人是一个有挑战性且有意义的毕业设计课题。

二、机器人教育助手随着教育行业的发展，机器人在学校中的应用也越来越广泛。

机器人可以作为教育助手，帮助教师进行教学，提供个性化的学习辅导。

例如，机器人可以根据学生的学习情况，提供相应的教学材料和练习题，帮助学生更好地掌握知识。

设计一款能够与学生进行互动、具备教学辅助功能的机器人，将会在教育领域中具有广阔的应用前景。

三、机器人智能家居随着人们生活水平的提高，智能家居已经成为了现代家庭的标配。

而机器人作为智能家居的一部分，可以提供更加便捷、智能的家居服务。

例如，机器人可以根据家庭成员的喜好和习惯，智能调节室内温度、音乐播放等。

此外，机器人还可以帮助家庭成员完成家务，如打扫卫生、照料宠物等。

设计一款能够与家庭成员实现智能互动、提供全方位家庭服务的机器人，将会成为未来智能家居的重要组成部分。

四、机器人农业助手随着全球人口的增长和农业生产的需求不断增加，机器人在农业领域的应用也越来越受到重视。

机器人可以在农田中进行精准的种植和施肥，提高农作物的产量和质量。

此外，机器人还可以帮助农民进行农作物的采摘和包装，减轻农民的劳动强度。

设计一款能够根据农作物需求进行智能操作、提高农业生产效率的机器人，将会在农业领域中具有广阔的应用前景。

总结起来，机器人毕业设计是一个充满挑战和创新的课题。

毕业论文系(专业)：机械设计制造及其自动化题目：用于偏瘫患者患肢康复训练的康复机器人结构设计毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。

尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。

对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。

作者签名：日期：指导教师签名：日期：使用授权说明本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。

作者签名：日期：学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。

除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。

对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。

本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。

作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。

本人授权大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。

涉密论文按学校规定处理。

作者签名：日期：年月日导师签名：日期：年月日注意事项1.设计（论文）的内容包括：1）封面（按教务处制定的标准封面格式制作）2）原创性声明3）中文摘要（300字左右）、关键词4）外文摘要、关键词5）目次页（附件不统一编入）6）论文主体部分：引言（或绪论）、正文、结论7）参考文献8）致谢9）附录（对论文支持必要时）2.论文字数要求：理工类设计（论文）正文字数不少于1万字（不包括图纸、程序清单等），文科类论文正文字数不少于1.2万字。

单腿多自由度下肢康复机器人设计1. 引言1.1 背景康复训练在临床上扮演着非常重要的角色，而传统的康复训练方法往往存在着一定的局限性。

单腿多自由度下肢康复机器人的设计与研究，正是为了解决这些问题而展开的。

背景中有不少人因为下肢受伤或手术后需要进行康复训练，但是由于传统的方式往往需要一位康复治疗师来协助完成，而且训练效果受到许多因素的影响，因此研发一种自动化的、智能化的康复机器人成为了一个迫切的需求。

这种机器人能够根据患者的个体情况进行定制化的训练模式，可以提供更加精准、持续、定量的康复训练。

设计一款单腿多自由度下肢康复机器人，具有非常重要的实用价值和现实意义，可以有效提升康复训练的效果，促进患者康复进程。

【背景】部分的内容总结起来就是为了提高下肢康复训练效果，设计了一款单腿多自由度下肢康复机器人。

1.2 研究目的本研究的目的是设计一种单腿多自由度下肢康复机器人，以提供更有效的康复训练方案。

当前康复机器人的设计多集中在双腿的康复训练上，而对于单腿康复的需求却相对较少。

单腿受伤或瘫痪的患者也需要针对性的康复训练来恢复其运动功能。

本研究旨在填补这一领域的空白，设计一种适用于单腿患者的康复机器人，实现康复训练的个性化和精准化。

具体来说，本研究的目的包括：设计一种具有多自由度的下肢康复机器人，能够模拟人体自然运动方式，提供更加真实和有效的康复训练环境；建立一套智能化的控制系统，能够根据患者的康复情况调整训练模式，提高康复效果；通过临床应用研究，验证该单腿多自由度下肢康复机器人在康复治疗中的有效性和可行性，为康复技术的进步做出贡献。

通过本研究的实施，将为单腿患者提供更加专业和个性化的康复服务，提高其康复效果和生活质量。

1.3 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进一步提高康复技术的水平，促进康复机器人的发展与应用。

随着人口老龄化的加剧和慢性病发病率的增加，越来越多的人需要康复治疗。

而单腿多自由度下肢康复机器人可以为那些受伤或行动不便的患者提供更有效的康复训练方案，帮助他们恢复行走能力，提高生活质量。

康复机器人1. 引言康复是指通过一系列的理疗、运动和康复训练，帮助患者从疾病或创伤中恢复健康。

康复机器人是一种结合了机械工程、电子工程和医学知识的创新设备，旨在辅助医护人员进行康复治疗。

本文将介绍康复机器人的相关概念、功能和应用，以及其在康复治疗中的优势和挑战。

2. 康复机器人的概念和功能康复机器人是一种能够模拟人体运动、具备交互功能的机器设备。

它通常由机械臂、传感器、执行器和控制系统等组成，能够辅助患者进行运动训练、肌肉放松和平衡调节等康复活动。

康复机器人的功能包括：•运动辅助：康复机器人可以帮助患者进行肢体运动，减轻患者的劳动和运动负担。

它可以通过精确的定位和力度控制，帮助患者进行准确的运动训练，提高康复效果。

•功能恢复：康复机器人可以通过模拟人体运动，帮助患者恢复肌肉功能和关节活动能力。

它可以提供各种运动模式和力度控制，配合患者的康复需求，促进肌肉和关节的恢复。

•抓握和平衡：康复机器人可以通过机械臂的精确控制，帮助患者进行抓握和平衡训练。

它可以模拟各种物体的形状和质地，提供适合患者康复需求的训练环境，促进手部肌肉控制和平衡能力的恢复。

3. 康复机器人的应用康复机器人在康复治疗中有广泛的应用。

它可以用于以下方面：•脑卒中康复：康复机器人可以帮助中风患者进行肢体训练和日常生活技能训练，促进患者的康复进程。

•脊髓损伤康复：康复机器人可以帮助脊髓损伤患者进行下肢运动和平衡训练，提高患者的行走能力和独立生活能力。

•运动障碍康复：康复机器人可以帮助运动障碍患者进行肌肉放松和运动恢复训练，减轻肌肉痉挛和僵硬的症状。

•康复辅助训练：康复机器人可以作为康复治疗的辅助训练工具，提供个性化的训练方案和定制化的治疗效果评估。

4. 康复机器人的优势和挑战康复机器人相比传统的康复治疗有许多优势，但也存在一些挑战。

•优势：–精准控制：康复机器人可以通过精确的力度和位置控制，提供个性化的康复训练，增加治疗效果。

–重复性训练：康复机器人可以提供长时间和高重复性的康复训练，增加患者的康复机会。

单位代码10006学号********分类号TH122毕业设计(论文)减重台架式下肢康复机器人结构设计和分析院（系）名称机械工程及自动化学院专业名称机械工程及自动化学生姓名指导教师张建斌2017年6月北京航空航天大学本科生毕业设计（论文）任务书Ⅰ、毕业设计（论文）题目：减重台架式下肢康复机器人结构设计和分析Ⅱ、毕业设计（论文）使用的原始资料（数据）及设计技术要求：1、髋关节屈伸范围：-20°~30°2、膝关节屈伸范围：-45°~0°3、踝关节屈伸范围：-30°~35°4、行进步速：110步/minⅢ、毕业设计（论文）工作内容：减重台架式下肢康复机器人具有结构简单，穿戴方便，康复效果稳定等特点。

本课题拟提出一种新的下肢外骨骼机械结构构型，设计一种新型的弹性驱动器。

重点考虑下肢主要关节的运动性能同时，使其具有穿戴性好，质轻，结构简单等优点毕设的主要工作内容为：在了解下肢康复机器人的研究背景研究现状等，完成减重台架式下肢康复机器人机械结构设计，绘制一些相关零件的零件图。

对系统进行简单的动力学分析后，使用ADAMS进行基本的仿真。

Ⅳ、主要参考资料：饶玲军.下肢外骨骼行走康复机器人研究[D].上海：上海交通大学，2012.郭卫东.虚拟样机技术与ADAMS应用实例教程[M].北京：北京航空航天大学出版社陈景藻.康复医学[M]北京：高等教育出版杜,2001王勇利.基于电机控制的低阻抗弹性驱动器设计[D].哈尔滨：哈尔滨工业大学，2010.机械工程及自动化学院（系）机械工程及自动化专业类130712 班学生毕业设计（论文）时间：年月日至年月日答辩时间：年月日成绩：指导教师：兼职教师或答疑教师（并指出所负责部分）：系（教研室）主任（签字）：本人声明我声明，本论文及其研究工作是由本人在导师指导下独立完成的，在完成论文时所利用的一切资料均已在参考文献中列出。

单腿多自由度下肢康复机器人设计随着社会的发展和人们对健康的重视，康复机器人越来越受到关注。

单腿多自由度下肢康复机器人是利用现代机械电子技术及生物力学原理，为下肢瘫痪患者提供康复训练的一种先进设备。

本文将从机器人的设计、功能和应用方面进行探讨。

1. 设计概述单腿多自由度下肢康复机器人主要由机械结构、传动系统、传感器、控制系统等部分组成。

其主要功能是通过其独特的设计和高性能控制技术，实现对下肢瘫痪患者的康复训练。

（1）机械结构机械结构是单腿多自由度下肢康复机器人的骨架，也是机器人进行康复训练的基础。

其设计需要考虑机械臂的刚度、自由度和适应性等。

为了提高机器人的适应性和舒适性，机械结构还需要与患者的身体结构相匹配，保证训练的有效性和安全性。

（2）传动系统传动系统是机械臂执行机构的核心部分，其设计需要考虑速度、力矩、精度和稳定性等因素。

传动系统还需要具备良好的可控性和可调节性，保证机器人能够适应不同的康复训练需求。

（3）传感器传感器是单腿多自由度下肢康复机器人实现智能控制的重要组成部分，主要用于采集患者的生理信号和机器人的运动状态。

传感器的种类主要包括力传感器、姿态传感器等，其准确性和稳定性对机器人的控制性能有着重要影响。

（4）控制系统控制系统是单腿多自由度下肢康复机器人的大脑，其设计需要考虑康复训练的控制策略、控制算法和控制器的选择等。

控制系统的性能直接影响机器人的运动性能和康复训练效果，因此需要具备高精度、高鲁棒性和高效率的特点。

2. 功能描述单腿多自由度下肢康复机器人的主要功能包括康复训练、姿态监测、生理参数监测、数据存储和分析等。

（1）康复训练机器人通过带动患者的下肢进行多种康复训练动作，如行走、跑步、踏步等，以恢复患者下肢功能。

（2）姿态监测机器人能够实时监测患者下肢的姿态，包括关节的角度、速度和加速度等信息，为康复训练提供数据支持。

（3）生理参数监测机器人能够通过心率、血压、呼吸频率等生理参数监测患者的身体状况，以便及时调整训练强度和方式。

一种外骨骼式人手康复机器人的设计随着科技的发展，人手康复机器人已经成为了现代康复治疗中不可缺少的一部分。

它可以帮助患者快速恢复手部功能，并提高手部康复的效果和质量。

在此基础上，我们设计了一种外骨骼式人手康复机器人。

1. 设计目标设计外骨骼式人手康复机器人的目标是为了帮助患者恢复手部功能，提高康复治疗的效果和质量。

具体而言，我们的机器人应具有以下特点：（1）能够制定个性化的康复治疗计划；（2）可以检测和记录受试者的康复进展；（3）具有良好的操控性和使用体验，下肢支撑能力稳定等。

2. 设计方案基于以上设计目标，我们设计了以下的外骨骼式人手康复机器人：（1）力控制系统：该系统采用电机驱动和力传感器反馈控制的方式，实现对力度的精确控制。

在机器人与患者的交互中，能够主动调整力度，避免过度或不足的物理刺激。

同时，这一系统也可以记录用户康复进展情况，为后续制定个性化的康复计划提供依据。

（2）机构设计：机器人与手臂的接触面采用柔性材料，使得机器人能够更好地贴合患者手臂，减小机器人对患者的阻力。

机器人机构设计采用可伸缩的机械手臂，适应不同人体尺寸，而且采用微型传感器组成精密复杂的交互系统，能够捕捉和传递患者手臂的运动和位置信息。

（3）软件系统：我们开发了一套康复软件系统，可以根据患者的康复进程，调整康复计划和康复模式。

康复模式采用逐步加强的方式，可以让患者逐渐适应康复训练。

同时，该软件系统也提供了实时的康复指导和反馈，使得患者可以在更好的状态下进行康复训练。

3. 使用效果经过严格的试验和验证，我们的外骨骼式人手康复机器人已经开始在实际的康复治疗中应用，并且取得了显著的效果。

患者使用该机器人进行康复训练，不仅可以缩短康复时间，还可以提高康复质量和效果。

机器人能够快速制定个性化康复计划和模式，帮助受试者在安全、有效的范围内实现快速恢复，并且在不断的实用过程中不断增强着康复效果。

在未来功不可没，外骨骼式人手康复机器人将会成为康复治疗的主要方式之一，帮助更多的患者实现康复愿望。

1 引言机器人是作为现代高新技术的重要象征和发展结果，已经广泛应用于国民生产的各个领域，并正在给人类传统的生产模式带来革命性的变化，影响着人们生活的方方面面。

对于步行机器人来说，它只需要模仿人在特殊情况下(平地或己知障碍物)完成步行动作，这个条件虽然可以使机器人的骨骼机构大大降低和简化，但也不是说这个系统就不复杂了，其步行动作一样是高度自动化的运动，需要控制机构进行复杂而巧妙地协调各个关节上的动作。

双足机器人的研究工作开始于上世纪60年代末，只有三十多年的历史，然而成绩斐然。

如今已成为机器人领域主要研究方向之一。

最早在1968年，英国的Mosher．R 试制了一台名为“Rig”的操纵型双足步行机器人[1]，揭开了双足机器人研究的序幕。

该机器人只有踝和髋两个关节，操纵者靠力反馈感觉来保持机器人平衡。

1968~1969年间，南斯拉夫的M.Vukobratovic提出了一种重要的研究双足机器人的理论方法，并研制出全世界第一台真正的双足机器人。

双足机器人的研制成功，促进了康复机器人的研制。

随后，牛津大学的Witt等人也制造了一个双足步行机器人，当时他们的主要目的是为瘫痪者和下肢残疾者设计使用的辅助行走装置。

这款机器人在平地上走得很好，步速达0.23米/秒。

日本加藤一郎教授于1986年研制出WL－12型双足机器人。

该机器人通过躯体运动来补偿下肢的任意运动,在躯体的平衡作用下，实现了步行周期1.3秒，步幅30厘米的平地动态步行。

法国Poitiers大学力学实验室和国立信息与自动化研究所INRIA机构共同开发了一种具有15个自由度的双足步行机器人BIP2000，其目的是建立一整套具有适应未知条件行走的双足机器人系统。

它们采用分层递解控制结构，使双足机器人实现站立、行走、爬坡和上下楼梯等。

此外，英国、苏联、南斯拉夫、加拿大、意大利、德国、韩国等国家，许多学者在行走机器人方面也做出了许多工作。

国内双足机器人的研制工作起步较晚。