穿戴式機(jī)械腿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)【含全套CAD圖紙】

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穿戴式機(jī)械腿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 本科生畢業(yè)論文 畢業(yè)設(shè)計(jì)題目 穿戴式機(jī)械腿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 學(xué) 生 姓 名 專 業(yè) 班 級 指 導(dǎo) 教 師 完 成 日 期 穿戴式機(jī)械腿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）前期工作材料 學(xué) 生 姓 名： 學(xué)號： 教 科 部： 專 業(yè)： 設(shè)計(jì)（論文）題目： 穿戴式機(jī)械腿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 指 導(dǎo) 老 師： 材 料 目 錄 序號 名 稱 數(shù)量 備注 1 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）選題、審題表 1 2 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書 1 3 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）實(shí)習(xí)調(diào)研報(bào)告 1 4 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開題報(bào)告（含文獻(xiàn)綜述） 1 5 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）外文資料翻譯（含原文） 1 6 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）中期檢查表 1 年 月 日 穿戴式機(jī)械腿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題目申報(bào)表 設(shè)計(jì)（論文）題 目 穿戴式機(jī)械腿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 題目類型 題目來源 面向?qū)I(yè) 指導(dǎo)教師 職稱 學(xué)位 從事專業(yè) 題目簡介： 現(xiàn)代機(jī)器人所具有的機(jī)械動(dòng)力裝置使得機(jī)器人可以輕易地完成很多艱苦的任務(wù)，比如舉起、搬運(yùn)沉重的負(fù)載等。雖然現(xiàn)代機(jī)器人控制技術(shù)有了長足的發(fā)展，還遠(yuǎn)達(dá)不到人的智力水平，包括決策能力和對環(huán)境的感知能力。與此同時(shí)，人類所具有的智能是任何生物和機(jī)械裝置所無法比擬的，人所能完成的任務(wù)不受人的智能的約束，而僅受人的體能的限制。因此，將人的智能與機(jī)器人所具有的強(qiáng)大的機(jī)械能量結(jié)合起來，綜合為一個(gè)系統(tǒng)，將會(huì)帶來前所未有的變化，這便是穿戴式機(jī)器人的設(shè)計(jì)思想。 審核意見： 審核人簽名： 年 月 日 題目類型－－ 1、為結(jié)合科研； 2、為結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際； 3、為結(jié)合大學(xué)生科研訓(xùn)練計(jì)劃； 4、為結(jié)合學(xué)科競賽； 5、模擬仿真； 6、其它 題目來源 －－ ； 擬； 穿戴式機(jī)械腿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書 教 科 部： 專 業(yè)： 學(xué)生姓名 : 學(xué)號 : 畢業(yè)（論文）題目： 穿戴式機(jī)械腿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 起 迄 日 期： 設(shè)計(jì)（論文）地點(diǎn)： 指 導(dǎo) 老 師： 專 業(yè) 負(fù) 責(zé) 人： 發(fā)任務(wù)書日期： 年 月 日 畢業(yè)論文任務(wù)書 穿戴式機(jī)械腿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 論文題目 穿戴式機(jī)械腿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 年級 專業(yè) 學(xué)生姓名 學(xué)號 主要內(nèi)容： 1. 具有較好的機(jī)械設(shè)計(jì)理論基礎(chǔ)，能熟練掌握二維和三維的制圖軟件，具有比較強(qiáng)的獨(dú)立研究和探索能力，具有較強(qiáng)的主動(dòng)溝通意識。 2. 穿戴式機(jī)械腿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) ,完整的機(jī)械設(shè)計(jì)過程及其說明； 3. 完成二維或者三維的設(shè)計(jì)圖紙繪制； 5 篇以上，翻譯不少于 5000 印刷符的英文資料； 括工作任務(wù)分析、調(diào)研報(bào)告或文獻(xiàn)綜述、方案擬定與分析以及實(shí)施計(jì)劃等； 幅不少于 1萬字。 主要任務(wù)及基本要求（包括指定的參考資料）： 主要任務(wù)及基本要求： 1、撰寫開題報(bào)告：包括工作任務(wù)分析、調(diào)研報(bào)告或文獻(xiàn)綜述、方案擬定與分析 以及實(shí)施計(jì)劃等； 2、查閱文獻(xiàn) 14篇以上，翻譯不少于 5000印刷符的英文資料； 3、熟練運(yùn)用二維三維繪圖軟件； 4、撰寫畢業(yè)論文，篇幅不少于 1萬字。 主要參考文獻(xiàn)： 【 1】李研彪，劉毅，李景敏，計(jì)時(shí)鳴，趙章風(fēng)，新型擬人機(jī)械腿的參數(shù)優(yōu)化， 2013. 09. 【 2】計(jì)時(shí)鳴，劉毅，李研彪，李景敏，一種新型擬人機(jī)械腿的運(yùn)動(dòng)傳遞性能分析， 1001012)10【 3】伊蕾，助行康復(fù)機(jī)器人控制策略研究， 2012,04 【 4】鄧楚慧，穿戴式下肢康復(fù)機(jī)器人機(jī)構(gòu)分析及優(yōu)化設(shè)計(jì)， 2012,戴式機(jī)械腿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 【 5】劉毅，一種新型擬人機(jī)械腿的性能研究， 2012,12 【 6】尹軍茂，穿戴式下肢外骨骼機(jī)構(gòu)分析與設(shè)計(jì)， 2010， 05 【 7】趙豫玉，穿戴式下肢康復(fù)機(jī)器人的研究， 2009,03 【 8】王志鵬，郭險(xiǎn)峰，穿戴式下肢外骨骼康復(fù)機(jī)器人機(jī)械設(shè)計(jì)， 1672 9】余聯(lián)慶，吳昌林，馬世平，基于仿生研究的步行機(jī)緩 沖型腿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)，16712005) 06 10】金振林，曲夢可，六足步行機(jī)器人的并聯(lián)機(jī)械腿設(shè)計(jì)， 10. 3788/20122007. 1532 【 11】金振林，曲夢可，三自由度并聯(lián)機(jī)械腿靜力學(xué)分析與優(yōu)化， 1002 12】孫恒 陳作模 葛文杰 . 機(jī)械原理 西北工業(yè)大學(xué)機(jī)械原理及機(jī)械零件教研室編，第七版，高等教育出版社， 13】濮良貴 紀(jì)名剛 西北工業(yè)大學(xué)機(jī)械原理及機(jī)械零件教研 編，第八版，高等教育出版社， 【 14】周建方等 機(jī)械工業(yè)出版社，普通高等教育機(jī)電類規(guī)劃教材， 15】機(jī)械制圖 大連理工大學(xué)工程圖學(xué)教研室編，第六版，高等教育出版社，出任務(wù)書日期： 完成期限： 指導(dǎo)教師簽名： 專業(yè)主任簽名： 年 月 日 穿戴式機(jī)械腿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 )開題報(bào)告 學(xué) 生 姓 名： 學(xué) 號： 專 業(yè)： 設(shè)計(jì) (論文 )題目： 穿戴式機(jī)械腿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 指 導(dǎo) 老 師： 年 月 日 穿戴式機(jī)械腿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開題報(bào)告 設(shè)計(jì)（論文）題 目 穿戴式機(jī)械腿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 題目來源 題目類型 指導(dǎo)教師 學(xué)生姓名 學(xué) 號 專 業(yè) 開題報(bào)告內(nèi)容：（調(diào)研資料的準(zhǔn)備與總結(jié)，研究目的、要求、思路與預(yù)期成果；任務(wù)完成的階段、 內(nèi)容及時(shí)間安排；完成畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）所具備的條件因素等。） 本畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）課題應(yīng)達(dá)到的目的： （ 1）培養(yǎng)學(xué)生的調(diào)查研究以及資料、信息的獲取、分析等綜合能力； （ 2）培養(yǎng)學(xué)生的工程設(shè)計(jì)能力，主要包括設(shè)計(jì)、計(jì)算及繪圖能力； （ 3）培養(yǎng)學(xué)生的綜合運(yùn)用專業(yè)理論知識，分析解決實(shí)際問題的能力； （ 4）培養(yǎng)學(xué)生的在設(shè)計(jì)過程中使用計(jì)算機(jī)的能力； （ 5）培養(yǎng)學(xué)生的撰寫設(shè)計(jì)說明書、論文的能力； （ 6）培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力和創(chuàng)新精神。 本畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）課題工作進(jìn)度計(jì)劃： 起止日期 工 作 內(nèi) 容 畢業(yè)設(shè)計(jì)開始，查閱中外文資料，完成外文翻譯，完成實(shí)習(xí)調(diào)研和實(shí)習(xí)報(bào)告，完成開題報(bào)告； 進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)，接收畢業(yè)設(shè)計(jì)中期檢查，根據(jù)設(shè)計(jì)要求，進(jìn)行機(jī)械結(jié)構(gòu)原理設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，撰寫畢業(yè)設(shè)計(jì)論文； 修改完善畢業(yè)論文、準(zhǔn)備畢業(yè)答辯、整理畢業(yè)設(shè)計(jì)期間的所有資料、成果并歸檔。 穿戴式機(jī)械腿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 文 獻(xiàn) 綜 述 一、課題研究的內(nèi)容及意義 穿戴式智能設(shè)備 ” 是應(yīng)用穿戴式技術(shù)對日常穿戴進(jìn)行智能化設(shè)計(jì)、開發(fā)出可以穿戴的設(shè)備的總稱，如 鞋等 。 機(jī)械腿的研究是步行機(jī)器人研究的核心內(nèi)容。步行機(jī)器人是一個(gè)交叉學(xué)科的研究，它涉及仿生學(xué)、機(jī)械學(xué)、控制學(xué)及信息處理技術(shù)等。步行機(jī)器人在多個(gè)行業(yè)具有很多應(yīng)用優(yōu)勢，逐漸成為國內(nèi)外機(jī)器人研究領(lǐng)域的一個(gè)熱點(diǎn)。步行機(jī)器人與其他履帶式、輪式機(jī)器人相比，具有以下的運(yùn)動(dòng)特性。 (1)步行機(jī)器人具有良好的地面自適應(yīng)性 步行機(jī)器人可以在復(fù)雜的地形上利用離散的點(diǎn)來選擇最優(yōu)的地面支撐點(diǎn)，并且可以跨越一定的障礙物。 (2）步行機(jī)器人的腿部運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)比較穩(wěn)定 步行機(jī)器人的腿部運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)可以保證身體相對地面的穩(wěn)定，因其腿部具有多個(gè)自由度，靈活性大，同時(shí)可以通過調(diào)節(jié)腿的伸展度來調(diào)整重心，因此不易翻倒，穩(wěn)定性高。 仿人機(jī)器人作為步行機(jī)器人的一種形式，是提高機(jī)器人機(jī)動(dòng)性和節(jié)省能源的一條重要途徑。仿人機(jī)器人是機(jī)器人研究領(lǐng)域最高研究成果的代表。相對于其他機(jī)器人，仿人機(jī)器人具有人的外形，并具備良好的人機(jī)交互能力，所以在娛樂服務(wù)等領(lǐng)域，仿人機(jī) 器人具有更明顯的優(yōu)勢。 仿人步行機(jī)器人具有諸多的優(yōu)勢，使其成為日前研究的熱點(diǎn)。為使機(jī)器人腿部能協(xié)調(diào)而穩(wěn)定的運(yùn)動(dòng)，機(jī)械結(jié)構(gòu) 設(shè)計(jì)和控制系統(tǒng)算法的研究都比較復(fù)雜，使其研究充滿挑戰(zhàn)。 二、課題國內(nèi)外現(xiàn)狀 2000年，德國自由大學(xué) 2001年，德國弗朗霍費(fèi)爾研究所 (于吊線木偶原理，研制了一種繩驅(qū)動(dòng)式下肢康復(fù)訓(xùn)練機(jī)器人 合踏步車使用。 穿戴式機(jī)械腿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 一款可穿戴的、通過電池供電的仿生機(jī)械腿，將之穿在身上后，它可以提供必要的支撐力，讓人重新站立。而且整套系統(tǒng) 還采用了仿生設(shè)計(jì)，以內(nèi)置電動(dòng)馬達(dá)為動(dòng)力，當(dāng)人們把它穿在身上，就能重新獲得行走的能力！ 在下肢機(jī)器人方面，國內(nèi)研究起步較晚，取得的成果也不多。目前的研究機(jī)構(gòu)主要有上海大學(xué)、浙江大學(xué)、哈爾濱工業(yè)大學(xué)和哈爾濱工程大學(xué)等。具有代表性的是 :哈爾濱工程大學(xué)開發(fā)的輔助型下肢康復(fù)訓(xùn)練機(jī)器人和浙江大學(xué)開發(fā)的可穿戴式的下肢步行外骨骼。從 2004 年，中科院合肥智能機(jī)械研究所也開始從事相關(guān)的研究工作。 2002年，哈爾濱工程大學(xué)機(jī)電一體化研究所研制出了一種下肢康復(fù)訓(xùn)練機(jī)器人樣，如圖 1機(jī)器人由三自由度步態(tài)機(jī)構(gòu)、姿態(tài)機(jī)構(gòu)和重心平衡機(jī)構(gòu)等組成。其優(yōu)點(diǎn)是可實(shí)現(xiàn)腳的姿態(tài)調(diào)整，在機(jī)器人的遠(yuǎn)程控制技術(shù)、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)及減重控制策略方面進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)或仿真研究，后續(xù)研制并開發(fā)了可與該機(jī)器人配合使用的四自由度繩索牽引骨盆運(yùn)動(dòng)并聯(lián)康復(fù)機(jī)器人。 2006 年，上海大學(xué)機(jī)電工程與自動(dòng)化學(xué)院也研究了一套可穿戴式助力機(jī)械腿，如圖 1側(cè)下肢有兩個(gè)自由度，分別為骸關(guān)節(jié)屈 /伸和膝關(guān)節(jié)屈 /伸。 穿戴式機(jī)械腿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 2007 年，哈爾濱工程大學(xué)機(jī)電一體化實(shí)驗(yàn)室的研究小組研制了被動(dòng)式步態(tài)康復(fù)訓(xùn)練器。 2009 年，該研究小組又提出了步態(tài)訓(xùn)練機(jī)器，機(jī)器人可控制雙足矢狀面內(nèi)六自由度的運(yùn)動(dòng)，具有承載能力強(qiáng)，步幅、步態(tài)、足底姿態(tài)可靈活調(diào)整等優(yōu)點(diǎn)。通過不同的軌跡規(guī)劃，機(jī)器人能夠模擬上、下樓梯，平地行走等步態(tài)動(dòng)作。利用柔順控制等多種控制策略，可模擬沙地、草地等多種路況的行走。實(shí)驗(yàn)研究表明，該機(jī)器人可實(shí)現(xiàn)多種步態(tài)的控制，且具有較好的訓(xùn)練效果。 三 2006 年《中國人口老齡化發(fā)展趨勢預(yù)測研究報(bào)告》表明，到 2023 年，我國老年人口 將達(dá)到 ，與 0少兒人口數(shù)量相等。而到 2051 年，中國老年人口規(guī)模將達(dá)到峰值 為少兒人口數(shù)量的 2倍。針對我國人口老齡化的口益嚴(yán)重、腦卒中患者數(shù)量多、治療醫(yī)師資源缺乏的情況，開發(fā)一種可以為偏癱、截癱等肢體殘疾人員及體弱老年人提供康復(fù)訓(xùn)練和助行服務(wù)的機(jī)器人，對降低老年人跌倒的比例、幫助偏癱患者樹立重新行走的信心、提高老年人獨(dú)立生活的質(zhì)量減輕社會(huì)負(fù)擔(dān)具有重要的研究意義。同時(shí)，機(jī)器人輔助設(shè)備可以極大的降低康復(fù)師的工作量，促進(jìn)患者的主動(dòng)參與，可以客觀的評價(jià)康復(fù)訓(xùn)練的強(qiáng)度、時(shí)間和效果，使康復(fù)治療 更加系統(tǒng)化和規(guī)范化。 穿戴式機(jī)械腿應(yīng)用于醫(yī)療上越來越多，幫助殘疾人站起來。 盡管目前己經(jīng)開發(fā)出了多種助行康復(fù)機(jī)器人，但機(jī)器人在機(jī)械結(jié)構(gòu)精巧、人機(jī)協(xié)調(diào)、自動(dòng)適應(yīng)用戶的行為、工作延續(xù)性、提高用戶的舒適度等方面還遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到實(shí)際應(yīng)用的要求。同時(shí)，由于目前的康復(fù)訓(xùn)練機(jī)器人運(yùn)用于臨床康復(fù)的穿戴式機(jī)械腿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 訓(xùn)練方案、訓(xùn)練的評價(jià)方法等還處于摸索階段，機(jī)器人技術(shù)完全應(yīng)用于臨床康復(fù)訓(xùn)練還需要深入、系統(tǒng)的研究和探索。因此，對機(jī)器人進(jìn)行改良，開展與其它臨床康復(fù)方法的有機(jī)結(jié)合以提高其臨床康復(fù)效果，擴(kuò)展其治療手段是非常有必要的。 綜 上所述，研究助行康復(fù)機(jī)器人技術(shù)，使其滿足康復(fù)訓(xùn)練、輔助行走、節(jié)省能耗、攜帶方便等需要，并且更加符合人體生理習(xí)慣，令使用者步態(tài)更自然，提高老年人的生活質(zhì)量，減輕社會(huì)負(fù)擔(dān)，使其真正服務(wù)于需要的人，有著重要的意義。 四 近年來，關(guān)于外骨骼機(jī)構(gòu)的人一機(jī)運(yùn)動(dòng)相容性設(shè)計(jì)問題開始得到研究者的關(guān)注，一些研究者對上肢外骨骼機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)相容性進(jìn)行了分析，并基于人機(jī)工程學(xué)原理對上肢外骨骼機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)學(xué)設(shè)計(jì)方法進(jìn)行了研究。但是對下肢康復(fù)機(jī)器人機(jī)構(gòu)的人一機(jī)相容性問題以及影響人一機(jī)相容性的因素方面研究較少，主要問題如下。 (l)人一機(jī)聯(lián)接模式對人一機(jī)相容性的影響現(xiàn)有下肢康復(fù)機(jī)器人中，人一機(jī)之間采直接綁縛或通過穿戴具以緊致穿戴的形式相聯(lián)接，缺乏有關(guān)人一機(jī)聯(lián)接模式和約束性質(zhì)的深入研究，更未分析聯(lián)接模式對人一機(jī)運(yùn)動(dòng)相容性的影響。 (2)機(jī)構(gòu)構(gòu)型對人一機(jī)相容性的影響現(xiàn)有的下肢康復(fù)機(jī)器人機(jī)構(gòu)的骸關(guān)節(jié)多采用單自由度回轉(zhuǎn)副或由 2個(gè)回轉(zhuǎn)副進(jìn)行運(yùn)動(dòng)等效，膝關(guān)節(jié)為單自由度回轉(zhuǎn)副，機(jī)構(gòu)的尺度參數(shù)根據(jù)下肢骨胳的比例和長度確定。優(yōu)點(diǎn)是機(jī)器人機(jī)構(gòu)的構(gòu)型相對簡潔且機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)簡便易行。但機(jī)器人機(jī)構(gòu)的關(guān)節(jié)數(shù)目少于下肢骨骼的關(guān)節(jié)數(shù)目，而且對應(yīng)關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)屬性也有所不同，構(gòu)型的選取會(huì)直接影響人一機(jī)之間的運(yùn)動(dòng)相容性。 (3)機(jī)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化對人一機(jī)相容性的影響由于下肢康復(fù)機(jī)器人機(jī)構(gòu)與人體骨骼機(jī)構(gòu)在關(guān)節(jié)數(shù)目、關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)特性上的差異以及機(jī)器人機(jī)構(gòu)的外掛屬性，若機(jī)器人機(jī)構(gòu)參數(shù) 或聯(lián)接參數(shù)設(shè)計(jì)不夠合理，也會(huì)導(dǎo)致人一機(jī)運(yùn)動(dòng)不相容，在聯(lián)接部位發(fā)生運(yùn)動(dòng)干涉與沖突。 此外，在機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)中，材料選擇、結(jié)構(gòu)美觀和機(jī)構(gòu)可調(diào)性等也是研究的重要問題。 穿戴式機(jī)械腿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 本課題要研究或解決的問題和擬采用的研究手段（途徑） 大問題 (1)可穿戴性要好 :下肢外骨骼康復(fù)機(jī)器人要有良好的可穿戴性經(jīng)過簡單的訓(xùn)練即可非常容易順利快速地穿脫。 (2)可調(diào)節(jié)性要強(qiáng) :下肢外骨骼康復(fù)機(jī)器人面向的患者群體年齡跨度大，外骨骼應(yīng)能適應(yīng)各種身高體重的患者，因此其在長度及寬度方向都應(yīng)能調(diào)節(jié)以適應(yīng)不同患者穿戴。 (3)結(jié)構(gòu)要輕巧 :外骨骼機(jī)器人應(yīng)盡量輕巧、簡便方便穿戴和驅(qū)動(dòng)，節(jié)省能源。 (4)相互干擾性要小 :盡量減小人與外骨骼的直接接觸面，減小人機(jī)相互干擾，從而減小對人體各方面的限制。 (5)柔順、舒適性要好 :下肢外骨骼機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)與人體下肢的運(yùn)動(dòng)要具有很好的協(xié)調(diào)性。其結(jié)構(gòu)、自由度的配置要與人體結(jié)構(gòu)與自由度相匹配。使穿戴著感覺柔順自然 。 （ 1）弄清楚穿戴式機(jī)械腿機(jī)構(gòu)特點(diǎn) 1 穿戴式機(jī)械腿的結(jié)構(gòu)布局特點(diǎn) 機(jī)械腿通過三個(gè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)膝關(guān)節(jié)和踝關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)，類似于人體膝關(guān)節(jié)和踝關(guān)節(jié)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，其驅(qū)動(dòng)裝置安放在固定件的位置上。該機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)桿件不必承載驅(qū)動(dòng)電機(jī)的重量，減少了電機(jī)數(shù)量，這種擬人機(jī)械腿具有結(jié)構(gòu)簡單、承載能力強(qiáng)、運(yùn)動(dòng)慣性小、運(yùn)動(dòng)靈活等優(yōu)點(diǎn)，克服了傳動(dòng)系統(tǒng)復(fù)雜、動(dòng)態(tài)特性差等缺點(diǎn)。 這種穿戴式機(jī)械腿的結(jié)構(gòu)布局特點(diǎn)如下 :①三個(gè)直線移動(dòng)副 3相互平行 ;②三個(gè)直線移動(dòng)副 3均安裝在基座上 ;③當(dāng)桿 直于而行于桿 各移動(dòng)副輸入均為零時(shí)，這種膝關(guān)節(jié)和躁關(guān)節(jié)機(jī)構(gòu)處于初始位姿。移動(dòng)副 3的初始長度分別為 i=1,2,3),}Z 分別為各直線移動(dòng)副的輸入位移。建立兩個(gè)坐標(biāo)系 :靜坐標(biāo)系 R(動(dòng)坐標(biāo)系S(如圖 1所示，點(diǎn) 穿戴式機(jī)械腿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 圖 1 （ 2）穿戴式機(jī)械腿設(shè)計(jì)方案 1. 基于機(jī)械腿的參數(shù)優(yōu)化結(jié)果，同時(shí)考慮加工與裝配工藝性，給出一種擬人機(jī)械腿的設(shè)計(jì)方案，如圖 2(a)所示，這種擬人機(jī)械腿與球而三自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu) (作為擬人骸關(guān)節(jié)機(jī)構(gòu)原型 )串聯(lián)在一起，構(gòu)成擬人下肢的設(shè)計(jì)方案，如圖2(b)所示。這種擬人機(jī)械腿機(jī)構(gòu)的膝關(guān)節(jié)和踝關(guān)節(jié)采用 4- 過三個(gè)電機(jī)實(shí)現(xiàn)膝關(guān)節(jié)和踝關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)方式，電機(jī)等固定件靠近腰部附近，減小電機(jī)等固定件產(chǎn)生的力矩，增加腿部的承載能力，減小運(yùn)動(dòng)慣性，發(fā)揮并聯(lián)機(jī)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)，這種新型擬人下肢可實(shí)現(xiàn) 任何步態(tài)狀況，具有主動(dòng)控制步態(tài)的優(yōu)點(diǎn)。因此，這種新型擬人下肢具有結(jié)構(gòu)簡單、承載能力強(qiáng)、運(yùn)動(dòng)慣性小、運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)。 穿戴式機(jī)械腿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 圖 2（ a） 圖 2（ b） （ 3）機(jī)械腿結(jié)構(gòu)的優(yōu)化 按照機(jī)構(gòu)原理圖的設(shè)計(jì)圖想，其中較難設(shè)計(jì)的部分為膝關(guān)節(jié)所在支鏈的平面四桿機(jī)構(gòu)而如果完全按原理圖的設(shè)計(jì)，將轉(zhuǎn)動(dòng)副 么機(jī)械腿顯得不夠緊湊和靈巧。在傳動(dòng)副 F,將傳動(dòng)副 穿戴式機(jī)械腿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 圖 4 圖 5 為機(jī)架固連，圖 3，那么再設(shè)計(jì)傳動(dòng)副 3為了使機(jī)械腿的結(jié)構(gòu)史緊湊，將圖 3中的 80度 上的桿件固連到點(diǎn) E 上，如圖 4所示，這樣 動(dòng)副采用滾珠絲桿實(shí)現(xiàn)，根據(jù)改進(jìn)的機(jī)構(gòu)簡圖，設(shè)計(jì)了如圖 5所小的膝關(guān)口聽在支鏈結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，扣將轉(zhuǎn)動(dòng)副 該基座與機(jī)械腿的靜平臺基座固連，這樣使 得擬人機(jī)械腿結(jié)構(gòu)緊湊，同時(shí)減輕重量。 穿戴式機(jī)械腿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) （ 4）加入胡克鉸結(jié)構(gòu) 胡克鉸（圖 6）在并聯(lián)機(jī)構(gòu)中使用傾率很高，而該結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)直接彩響了整個(gè)并聯(lián)機(jī)構(gòu)的性能。因?yàn)樵谘芯繖C(jī)構(gòu)的工作空間時(shí)，在考慮約束的影響中，胡克鉸兩個(gè)方向的轉(zhuǎn)動(dòng)范圍是一個(gè)重要因素。對這個(gè)擬人機(jī)械腿機(jī)構(gòu)，沒有桿件之間的干涉，胡克鉸的性能對這個(gè)機(jī)構(gòu)性能 (工作空間 )起了決定性的作用。 圖 6 （ 5） 裝配體結(jié)構(gòu) 對三條運(yùn)動(dòng)支鏈進(jìn)行合理布局，避免桿件發(fā)生運(yùn)動(dòng)干涉，同時(shí)根據(jù)裝配工藝要求設(shè)計(jì)運(yùn)動(dòng)支鏈與動(dòng)、靜平臺的連接方一式。 擬人機(jī)械腿的裝配體結(jié)構(gòu)圖如圖 7所示。三條運(yùn)動(dòng)支鏈通過上、下平臺連接在一起，并通過板件對其加固。電機(jī)固定上平臺上，上平臺上與關(guān)節(jié)相連。下平臺設(shè)計(jì)為腳底板，直接與地面接觸。 穿戴式機(jī)械腿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 圖 7 （ 6）機(jī)械腿的方案最終實(shí)現(xiàn)簡圖 圖 8 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）中期自查表 （中期教學(xué)檢查用） 穿戴式機(jī)械腿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 學(xué)生姓名 學(xué)號 專業(yè) 班級 指導(dǎo)教師 職 稱 設(shè)計(jì)（論文）題 目 穿戴式機(jī)械腿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 個(gè)人精力 實(shí)際投入 每天平均工作時(shí) 間 迄今缺席天數(shù) 出勤率 % 指導(dǎo)教師每周指導(dǎo)次數(shù) 每周指導(dǎo)時(shí)間（小時(shí)） 未指導(dǎo)的周次及原因 無 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論文）工作進(jìn)度（完成）內(nèi)容及比重 已完成主要內(nèi)容（ 30 %） 待完成主要內(nèi)容（ 70 %） 進(jìn)展正常 存在問題及解決方案 指導(dǎo)教師意見： 指導(dǎo)教師簽名： 年 月 日 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）指導(dǎo)教師審閱意見表 設(shè)計(jì)（論文）題目 穿戴式機(jī)械腿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 穿戴式機(jī)械腿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 學(xué)生姓名 專業(yè) 班級 指導(dǎo)教師姓名 職稱 得分 指導(dǎo)教師審閱意見： 指導(dǎo)教師簽名： 年 月 日 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）評閱人意見表 設(shè)計(jì)（論文）題目 穿戴式機(jī)械腿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 穿戴式機(jī)械腿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 學(xué)生姓名 專業(yè) 班級 評閱人姓名 職稱 得分 評閱人意見： 評閱人簽名： 年 月 日 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）答辯結(jié)果表 設(shè)計(jì)（論文）題目 穿戴式機(jī)械腿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 穿戴式機(jī)械腿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 學(xué)生姓名 專業(yè) 班級 答辯記錄： 答辯小組意見： 得 分 組長簽名 日 期 答辯委員會(huì)意見： 指導(dǎo)教師評 分 評閱人評 分 答辯小組得 分 結(jié)構(gòu)分 最終成績 主任簽章 日 期 穿戴式機(jī)械腿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）實(shí)習(xí)調(diào)研報(bào)告 學(xué) 生 姓 名： 學(xué)號： 專 業(yè)： 指 導(dǎo) 老 師： 穿戴式機(jī)械腿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 實(shí)習(xí)論文 3 月 11日，下午 2 點(diǎn)半，揚(yáng)州大學(xué)廣陵學(xué)院機(jī)械電子工程系組織一次參觀實(shí)習(xí)活動(dòng)，我們?nèi)サ氖菗P(yáng)州海昌粉末冶金有限公司。 揚(yáng)州海昌成立于 2001年 1 月，注冊資本 500 萬，廠房占地 37畝 ,工廠建筑面積 12000平方米。 2013年 6月組建粉末注射 (齒輪箱事業(yè)部。擁有多條標(biāo)準(zhǔn)的粉末冶金生產(chǎn)線，目前貴公司有國內(nèi)先進(jìn)的高精度機(jī)械式成形機(jī)和精整機(jī) 60余臺，連續(xù)式的燒結(jié)爐，高溫?zé)Y(jié)爐，蒸汽處理爐，滲碳爐，深冷設(shè)備 10余臺，豐富精密的檢測設(shè)備：三次元，投影儀，粗糙度儀，輪廓度儀，金像分析儀等 30余臺。 “誠信經(jīng)營，精良品質(zhì)，卓越服務(wù)”是貴公司的的企業(yè)宗旨。積極、高效、專業(yè)的人才是他們的成長基石，而同事間則是相互信任、尊重和 坦誠的。貴公司重視科技與人才， 通過斥巨資購買國內(nèi)外粉末冶金專業(yè)設(shè)備，同時(shí)培養(yǎng)吸納一批粉末冶金的專業(yè)團(tuán)隊(duì)。貴公司自成立以來，實(shí)行嚴(yán)密的檢測手段和管理制度，于 2004年 1月通過 000 認(rèn)證，并在 2011年 10月獲得了 量體系管理證書。 目前貴公司可依照 淮為世界 500強(qiáng)的電動(dòng)工具，汽車，家電企業(yè)配套，主要生產(chǎn)專業(yè)粉末冶金的各類鐵基、銅基含油軸承、高強(qiáng)度齒輪件及各種結(jié)構(gòu)等零件。 此次半天參觀實(shí)習(xí)，和去年 4月份去洛陽一拖實(shí)習(xí)性質(zhì) 差不多，我們坐校車去該貴公司，路途中，學(xué)校老師就跟我們介紹貴公司，我心中十分好奇，真想立馬就到。不到一小時(shí)，我們終于到了，迎面撲來的是高端大氣上檔次的廠房，我們能聞到機(jī)械原料味道和熟悉的機(jī)械工作聲音，相當(dāng)于導(dǎo)游一樣的貴公司介紹人，開始帶我們?nèi)⒂^實(shí)習(xí)。 貴公司介紹人主要帶我們?nèi)タ戳?產(chǎn)設(shè)備，檢測設(shè)備， 1） 清掃 ：不只是表面，要將犄角旮旯清掃干凈，讓設(shè)備、工裝的磨損、噪音、松動(dòng)、變 形、滲漏等缺陷暴露出來，及時(shí)排除 。 2）潤滑：少油、缺脂造成潤滑不良，使設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)不正常，部分零件過度磨損、溫度過高造成硬度、耐磨性減低、甚至形成熱疲勞和晶粒粗大的損壞。應(yīng)定時(shí)、定量、定質(zhì)、及時(shí)加油、加脂 。 3）緊固：緊固螺栓、螺母，避免部件松動(dòng)、振動(dòng)、滑動(dòng)、脫落而造成的故障 。 4）堵漏：防止、堵塞潤滑油脂、壓縮空氣、蒸汽、水、冷卻介質(zhì)、冷氣、熱量泄漏。 有常規(guī)粉末冶金、機(jī)加工和精密鑄造方法無法比擬的優(yōu)勢。 （ 1） 能象生產(chǎn)塑料制品一樣生產(chǎn)形狀復(fù)雜的小型金屬零件（ 。 （ 2） 制件各部分組織均勻、尺寸精度高、相對密度高（ ≥95% ） 。 （ 3） 表面光潔度好 。 （ 4） 產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，生產(chǎn)效率高，易于實(shí)現(xiàn)大批量、規(guī)?；a(chǎn)。 鐵基合金鋼、不銹鋼、鎳基合金、鎢合金、硬質(zhì)合金、鈦合金、磁性材料、 細(xì)陶瓷等。 變速箱的意思。我覺得主要應(yīng)用在汽車上，因?yàn)閷W(xué)車時(shí)，老記得教練說變速箱的東西， 變速箱主要指的是汽車的變速箱，它分為手動(dòng)、自動(dòng)兩種 ，手動(dòng)變速箱 主要由齒輪 和 軸 組成，通過不同的齒輪組合產(chǎn)生變速變矩；而 自動(dòng)變速箱 力變扭器 、 行星齒輪 和液壓操縱系統(tǒng)組成，通過液力傳遞和齒輪組合的方式來達(dá)到變速變矩。功能為：穿戴式機(jī)械腿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 一、改變傳動(dòng)比；二、在發(fā)動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)方向不變情況下，使汽車能倒退行駛；三、利用 空擋 ，中斷動(dòng)力傳遞，以發(fā)動(dòng)機(jī)能夠起動(dòng)、怠速，并便于變速器換檔或進(jìn)行動(dòng)力輸出 。 看到上面的圖片，不由得想起了機(jī)械設(shè)計(jì)的原理，齒輪 1傳 2,2傳 3，一直往下去，最終推動(dòng)設(shè)備的運(yùn)動(dòng)，感覺書上學(xué)的，今天能派上用場，感覺好竊喜啊 ! 檢測設(shè)備有很多種類，工廠常 用的檢測設(shè)備有很多，包括測量設(shè)備 卡尺 、 天平 等，另外還有質(zhì)量檢測分析儀器，材質(zhì)檢測、包裝檢測設(shè)備等也是常見的檢測設(shè)備。在包裝環(huán)節(jié)中比較常見的有包裝材料檢測儀、金屬檢測設(shè)備、非金屬檢測設(shè)備以及無損檢測設(shè)備等。 之后，貴廠介紹人帶我們?nèi)ニ麄儺a(chǎn)品分類處，有專門的老師傅給我們介紹，還給我們自己去感受，他們產(chǎn)品主要分類是電動(dòng)工具類，家電類和汽車類三大類。 汽車類，主要是變速箱，我重點(diǎn)看了家電類，因?yàn)檫@距離自己最短，最貼合實(shí)際，老師傅介紹最多的是螺紋，墊片和圓柱銷。 螺紋： 在圓柱或圓錐母體表面上制出的螺旋線形的、具有特定截面的連續(xù)凸起部分。螺紋按其母體形狀分為圓柱螺紋和圓錐螺紋；按其在母體所處位置分為外螺紋、內(nèi)螺紋，按其截面形狀（牙型）分為三角形螺紋、矩形螺紋、梯形螺紋、鋸齒形螺紋及其他特殊形狀螺紋。 考研那會(huì)，看了機(jī)械設(shè)計(jì)，什么外螺紋，內(nèi)螺紋，對這個(gè)映像比較深刻，它的作用是 （ 1）聯(lián)結(jié)機(jī)件。如：螺栓螺母。（ 2）傳遞動(dòng)力，并改變運(yùn)動(dòng)形式。（將旋轉(zhuǎn)變?yōu)橹本€）如：臺虎鉗，絲杠千斤頂，機(jī)床工作臺的運(yùn)動(dòng)，外徑千分尺等。 墊片（ 兩個(gè)物體之間的 機(jī)械密封 ，通常用以防止兩個(gè)物體之間受到壓力、腐蝕、和管路自然地?zé)崦浝淇s泄漏。由于機(jī)械加工表面不可能完美，使用墊片即可填補(bǔ)不規(guī)則性。墊片通常由片狀材料制成，如墊紙， 橡膠 ，硅橡膠，金屬，軟木， 毛毯 ，氯丁橡膠，，玻璃纖維或塑料聚合物（如聚四氟乙烯 ）。特定應(yīng)用的墊片可能含有 石棉 。 墊圈（ 薄板（通常圓型）的一個(gè)漏洞（通常在中間）通常是用于分配的負(fù)荷線程 緊固件 。其他用途是作為間隔，彈簧（ 貝爾維爾 墊片，波墊片） ，耐磨墊，預(yù)顯示裝置，鎖裝置。橡膠 墊圈 也用在水龍頭（ 閥門 ）以切斷流動(dòng)的液體或氣體。橡膠或硅墊片 也可使用，以減少風(fēng)扇的振動(dòng)。通常墊片外徑是內(nèi)徑的兩倍左右 。 墊圈的作用主要有減壓、增加摩擦、密封、減震、固定等五大作用。 圓柱銷 主要用于定位，也可用于連接，他依靠過盈配合固定在銷孔內(nèi)。圓柱銷用于定位是通常不受載荷或者受很小的載荷，數(shù)量不少于兩個(gè)，分布在被連接件整體結(jié)構(gòu)的對稱方穿戴式機(jī)械腿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 向上，相距越遠(yuǎn)越好，銷在每一被連接件內(nèi)的長度約為小直徑的 1~2倍。 圓柱銷也有普通圓柱銷、內(nèi)螺紋圓柱銷、螺紋圓柱銷、帶孔銷、彈性圓柱銷等幾種。 圓柱銷也可以做軸用，一個(gè)直軸也可以做圓柱銷，甚至是定心銷。那么軸 和銷的區(qū)別是什么呢？軸可以用來傳遞扭矩，承受彎矩和扭矩，圓柱銷用來定位，承受擠壓力和剪切力。某種意義上來說（如小型設(shè)備），圓柱銷也可以做軸用。 雖然就短短的 2 小時(shí)，感受到機(jī)械發(fā)展真是快，那全自動(dòng)的設(shè)備，真是高大上，還有許多專業(yè)術(shù)語不是太懂，不過，回來可以請教老師，編程，畫圖 ,操作，我要學(xué)精，我感覺這三方面最為重要。 穿戴式機(jī)械腿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) I 中文摘要 本論文研究穿戴式機(jī)械腿機(jī)構(gòu)。穿戴式機(jī)械腿是一種典型的人機(jī)一體化系統(tǒng)，該機(jī)構(gòu)是一種穿戴于人體腿部幫助有下肢乏力的患者進(jìn)行康復(fù)治療的機(jī)械結(jié)構(gòu)。本文在人 本機(jī)構(gòu)在較好的穿戴位形下依靠人體的運(yùn)動(dòng)信息控制穿戴式機(jī)器人，在運(yùn)動(dòng)過程中提高人機(jī)步態(tài)的一致性，達(dá)到更好的康復(fù)治療的目的。 論文分析了國內(nèi)外研究現(xiàn)狀，了解了國內(nèi)外相關(guān)研究的背景情況、研究進(jìn)展和未來的發(fā)展問題，總結(jié)了下肢康復(fù)機(jī)器人研究中還存在的問題，進(jìn)而確定了本文的主要研究內(nèi)容及所需 解決的關(guān)鍵問題。 本文確定了下肢康復(fù)機(jī)器人機(jī)構(gòu)的自由度，對機(jī)構(gòu)進(jìn)行了關(guān)節(jié)布位，通過自由度的分析對人 而確定了骨骼 人體骨骼模型的基礎(chǔ)上，提出了一種機(jī)構(gòu)構(gòu)型方案。對人 析了人 此基礎(chǔ)上分別對人體下肢骨骼模型和這種機(jī)構(gòu)構(gòu)型進(jìn)行了三維模型設(shè)計(jì)。 關(guān)鍵詞 :康復(fù)機(jī)器人 ,人 機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 穿戴式機(jī)械腿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) is a it is on of a to of In to on of It of of to a of at of to be OF of of in do on of on of of On of by 穿戴式機(jī)械腿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 目 錄 中文摘要 ..........................................................................................................................................................................................................................................一章 緒論 ............................................................................................................究背景 .................................................................................................................肢康復(fù)機(jī)器人概況 ................................................................................... 康復(fù)機(jī)器人研究歷史 ................................................................................ 下肢康復(fù)機(jī)器人分類 ............................................................肢康復(fù)機(jī)器人的研究現(xiàn)狀 .............................................................................. 國外研究現(xiàn)狀 ...................................................................................... 國內(nèi)研究現(xiàn)狀 .................................................................................;....肢康復(fù)機(jī)器人研究存在的問題 .......................................................題意義及主要研究內(nèi)容 ..............................................................................二章 穿戴式機(jī)械腿機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析 .................................................言 .................................................................................................體下肢生物骨骼模型 ..................................................................................骼的運(yùn)動(dòng)與下肢關(guān)節(jié) ........................................................................三章 穿戴式機(jī)械腿機(jī)構(gòu) 設(shè)計(jì) ......................................................戴式機(jī)械腿設(shè)計(jì) ...................................................................................... 三維模型設(shè)計(jì) ...................................................................................... 膝關(guān)節(jié)、踝關(guān)節(jié) 及腳部設(shè)計(jì) .......................................................................... 下肢連接器 .......................................................................................... 大小腿彈簧助力器及保護(hù) .......................................................... 下肢骸部設(shè)計(jì) ........................................................................................ 腿部固定 ...........................................................................................四章 強(qiáng)度校核 ........................................................................................節(jié)旋轉(zhuǎn)連接器受力分析 ....................................................................戴式機(jī)械腿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)總結(jié) ............................................................................................考文獻(xiàn) ..............................................................................................謝 ....................................................................................................戴式機(jī)械腿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 1 第一章 緒論 究背景 我國已經(jīng)進(jìn)入老齡化社會(huì)，老齡化問題逐漸得到關(guān)注。《 2009年度中國老齡事業(yè)發(fā)展統(tǒng)計(jì)公報(bào)》稱， 2009 年我國 60 歲及以上老年人口己達(dá)到 ，占總?cè)丝诘?到 2015年我國 60歲及以上老年人口將達(dá)到 ，約占總?cè)丝诘?在老齡人群中有大量的腦血管疾病或者神經(jīng)系統(tǒng)疾病患者，其中以腦卒中患者居多，而這類患者多數(shù)會(huì)留下偏癱等癥狀。另外，近十年來我國各類交通運(yùn)輸工具的保有量迅速增長，因交通事故造成身體損傷的人數(shù)每年超過30 萬人。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國目前有 8296 萬殘疾人，有 康復(fù)需求的接近 5000 萬，每年因車禍、疾病等原因新增的殘疾人數(shù)量達(dá) 100多萬。醫(yī)學(xué)理論和臨床醫(yī)學(xué)證明，這類患者除了早期的手術(shù)治療和必要的藥物治療外，正確的、科學(xué)的康復(fù)訓(xùn)練對于肢體運(yùn)動(dòng)功能的恢復(fù)和提高起到非常重要的作用。 由于腦的可塑性，醫(yī)學(xué)上通常是通過重復(fù)的、特定任務(wù)的訓(xùn)練讓患者進(jìn)行足夠的重復(fù)性活動(dòng)，從而使重組中的大腦皮質(zhì)通過深刻的體驗(yàn)來學(xué)習(xí)和儲存正確的運(yùn)動(dòng)模式。減重活動(dòng)平板步行訓(xùn)練的治療方法就是基于上述原理對患者進(jìn)行訓(xùn)練并且取得了良好的臨床效果，成為下肢康復(fù)醫(yī)療采用的主要方法。訓(xùn)練采用懸吊式減重器 和活動(dòng)平板 (醫(yī)用跑步機(jī) )配合工作來協(xié)助患者完成步行動(dòng)作。其懸吊裝置可以不同程度地減少患者上身體重對下肢的負(fù)荷，患者在康復(fù)治療師的幫助下借助于運(yùn)動(dòng)平板進(jìn)行康復(fù)訓(xùn)練。訓(xùn)練過程中一般需要兩名治療師相互協(xié)調(diào)，一名治療師在患者側(cè)面幫助并促進(jìn)患者側(cè)下肢擺動(dòng)，確定腳跟先著地，防止出現(xiàn)膝關(guān)節(jié)過伸，保證兩腿站立時(shí)間與步長對稱 ;另一名治療師站在患者身后，促進(jìn)重心轉(zhuǎn)移至負(fù)重腿上，保證骸屈伸、骨盆旋轉(zhuǎn)和軀干直立。減重步行訓(xùn)練可以獲得較為理想的肢體功能恢復(fù)效果，但是這種治療師對患者“手把手”式的訓(xùn)練方式存在一些問題。 首先， 一名患者需要兩名治療師進(jìn)行運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練，效率低下，并且由于治療師自身的原因，可能無法保證患者得到足夠的訓(xùn)練強(qiáng)度，而且治療效果會(huì)受到治療師自身經(jīng)驗(yàn)和水平的影響。 其次，不能精確控制和記錄訓(xùn)練參數(shù) (運(yùn)動(dòng)速度、軌跡、強(qiáng)度等 )，不利于治療方案的確定和改進(jìn) ;不能記錄描述康復(fù)進(jìn)程的各種數(shù)據(jù)，康復(fù)評價(jià)指標(biāo)不夠客穿戴式機(jī)械腿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 2 觀 ;無法建立訓(xùn)練參數(shù)和康復(fù)指標(biāo)之間的對應(yīng)關(guān)系，不利于對患者神經(jīng)康復(fù)規(guī)律進(jìn)行深入研究。 再有，不能向患者提供實(shí)時(shí)直觀的反饋信息，訓(xùn)練過程缺乏吸引力，患者多為被動(dòng)接受治療，參與治療的主動(dòng)性不夠。 可以看出，單純依靠治療師進(jìn)行康復(fù)訓(xùn)練，無疑會(huì)制約康復(fù)訓(xùn)練效率的提高和方法的改進(jìn)。因此，開拓更加廣泛的康復(fù)訓(xùn)練手段和進(jìn)一步提高康復(fù)效率是解決患者運(yùn)動(dòng)功能障礙的當(dāng)務(wù)之急。而突破這個(gè)問題的關(guān)鍵在于科學(xué)技術(shù)的創(chuàng)新，下肢康復(fù)機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展和運(yùn)用解決了這個(gè)問題。首先，機(jī)器人不存在“疲倦”的問題，能夠滿足不同患者對訓(xùn)練強(qiáng)度的要求 ;其次，機(jī)器人可以將治療師從繁重的訓(xùn)練任務(wù)中解放出來，而專注于制定治療方案、分析訓(xùn)練數(shù)據(jù)、優(yōu)化訓(xùn)練內(nèi)容并改進(jìn)機(jī)器人的功能 ;再次，機(jī)器人可以客觀記錄訓(xùn)練過程中患者患肢的位置、方向、速度以及 肌力恢復(fù)狀態(tài)等客觀數(shù)據(jù)，供治療師分析，以評價(jià)治療效果 ;更進(jìn)一步，機(jī)器人所記錄下的詳細(xì)數(shù)據(jù)，使得治療師有可能從中發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)與治療結(jié)果之間的對應(yīng)關(guān)系，從而有可能深入了解中樞神經(jīng)康復(fù)的規(guī)律 ;還有，使用機(jī)器人技術(shù)可以通過多媒體技術(shù)為患者提供豐富多彩的訓(xùn)練內(nèi)容，使患者能夠積極參與治療，樹立康復(fù)信心，并及時(shí)得到治療效果的反饋信息 ;最后，機(jī)器人治療技術(shù)使得遠(yuǎn)程治療和集中治療 (一名治療師同時(shí)為幾名患者提供指導(dǎo) )成為可能，通過將成熟的產(chǎn)品推廣應(yīng)用，最終使所有的患者受益。 肢康復(fù)機(jī)器人概況 康復(fù)機(jī)器人是康復(fù)醫(yī)學(xué)和 機(jī)器人技術(shù)的完美結(jié)合，人們不再把機(jī)器人當(dāng)作輔 助患者的工具，而是把機(jī)器人和計(jì)算機(jī)當(dāng)作提高臨床康復(fù)效率的新型治療工具。 下肢康復(fù)機(jī)器人是目前康復(fù)機(jī)器人研究領(lǐng)域的一個(gè)主要研究對象。它主要用 于輔助患有腦血管疾病或神經(jīng)系統(tǒng)疾病的患者進(jìn)行下肢的康復(fù)訓(xùn)練，幫助他們重 獲步行能力。它可以在專業(yè)的醫(yī)療機(jī)構(gòu)甚至在家中使用，使患者獲得更強(qiáng)的獨(dú)立 生活能力，并能相當(dāng)大的提高他們的生活質(zhì)量。在過去的幾年中，下肢康復(fù)機(jī)器 人在世界各國己經(jīng)有了很大的發(fā)展并取得了相當(dāng)多的成果，一些企業(yè)在其技術(shù)開 發(fā)及投資方面有了很大的投入，下肢 康復(fù)機(jī)器人技術(shù)正在向產(chǎn)業(yè)化和普及化發(fā)展。 復(fù)機(jī)器人研究歷史 第一次嘗試把為殘疾人服務(wù)的機(jī)器人系統(tǒng)產(chǎn)品化是在 20世紀(jì)的 60年代到 穿戴式機(jī)械腿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 3 70年代，實(shí)踐證明這些嘗試都失敗了。失效原因主要有 2個(gè)方面 :其一是設(shè)計(jì) 的不理想，尤其是人機(jī)接口 ;另一個(gè)不是技術(shù)的原因，而是因?yàn)閱蝺r(jià)太高導(dǎo)致了 康復(fù)機(jī)器人產(chǎn)品化的失敗。 20世紀(jì) 80年代是康復(fù)機(jī)器人研究的起步階段，美國、荷蘭和瑞士在康復(fù)機(jī) 器人方面的研究處于世界領(lǐng)先地位。 90年代以來，全世界己有超過 20所大學(xué)的 實(shí)驗(yàn)室及康復(fù)醫(yī)療機(jī)構(gòu)相繼開展了基于機(jī)電結(jié)合機(jī)器人技術(shù)的下肢康復(fù)訓(xùn)練系 統(tǒng)的研制和實(shí)驗(yàn)研究工作。 首先在機(jī)械手方面取得了一定的成就。 1993年， . 手”的系統(tǒng) (如圖 1圖，用來對一只手功能受損的患者進(jìn)行康復(fù)訓(xùn)練。這種雙手物理治療輔助機(jī)器包括兩個(gè)置于桌面上可繞轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)的夾板狀手柄，其中一個(gè)手柄下端連接在驅(qū)動(dòng)電機(jī)上，電機(jī)可以輔助患者完成動(dòng)作。 1995年， . 如圖 1來訓(xùn)練患者用雙手將物體舉起這一動(dòng)作。該設(shè)備為兩自由度連桿結(jié)構(gòu)，當(dāng)患者雙手握住手柄將其舉起時(shí)，設(shè)備既可測量被舉物體的垂直位置及傾斜角度參數(shù)，也可以在左手 (患側(cè)手 )無法產(chǎn)生足夠大的力時(shí) 予以輔助，機(jī)器所施加的力可以按患者的需要改變，從而保持上舉動(dòng)作的平衡。 圖 1 -物體