穿戴式机械腿机构的设计.rar（V2.1）

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《穿戴式机械腿机构的设计.rar（V2.1）》修改意见稿

1、“.....由于脑的可塑性，医学上通常是通过重复的特定任务的训练让患者进行足够的重复性活动，从而使重组中的大脑皮质通过深刻的体验来学习和储，确定脚跟先着地，防止出现膝关节过伸，保证两腿站立时间与步长对称另名治疗师站在患者身后，促进重心转穿戴,穿着,机械,机构,设计,毕业设计,全套,图纸中文摘要本论文研究穿戴式机械腿机构。穿戴式机械腿是种典型的人机体化系统，该机构是种穿戴于人体腿部帮助有下肢乏力的患者进行康复治疗的机械结构。本文在人机相容性方面做了详细的分析，使本机构在较好的穿戴位形下依靠人体的运动信息控制穿戴式机器人，在运动过程中提高人机步态的致性，达到更好的康复治疗的目的。论文分析了国内外研究现状，了解了国内外相关研究的背景情况研究进展和未来的发展问题，总结了下肢康复机器人研究中还存在的问题，进而确定了本文的主要研究内容及所需解决的关键问题。本文确定了下肢康复机器人机构的自由度，对机构进行了关节布位，通过自由度的分析对人机联接模式和约束性质进行了研究，从而确定了骨骼机构联体模型。在人体骨骼模型的基础上，提出了种机构构型方案。对人机相容性进行了定义......”。

2、“.....在此基础上分别对人体下肢骨骼模型和这种机构构型进行了三维模型设计。入老龄化社会，老龄化问题逐渐得到关注。年度中国老龄事业发展统计公报称，年我国岁及以上老年人口己达到亿，占总人口的到年我国岁及以上老年人口将达到亿，约占总人口的。在老龄人群中有大量的脑血管疾病或者神经系统疾病患者，其中以脑卒中患者居多，而这类患者多数会留下偏瘫等症状。另外，近十年来我国各类交通运输工具的保有量迅速增长，因交通事故造成身体损伤的人数每年超过万人。据统计，我国目前有万残疾人，有康复需求的接近万，每年因车祸疾病等原因新增的残疾人数量达多万。医学理论和临床医学证明，这类患者除了早期的手术治疗和必要的药物治疗外，正确的科学的康复训练对于肢体运动功能的恢复和提高起到非常重要的作用。由于脑的可塑性，医学上通常是通过重复的特定任务的训练让患者进行足够的重复性活动，从而使重组中的大脑皮质通过深刻的体验来学习和储存正确的运动模式。减重活动平板步行训练的治疗方法就是基于上述原理对患者进行训练并且取得了良好的临床效果，成为下肢康复医疗采用的主要方法......”。

3、“.....其悬吊装置可以不同程度地减少患者上身体重对下肢的负荷，患者在康复治疗师的帮助下借助于运动平板进行康复训练。训练过程中般需要两名治疗师相互协调，名治疗师在患者侧面帮助并促进患者侧下肢摆动，确定脚跟先着地，防止出现膝关节过伸，保证两腿站立时间与步长对称另名治疗师站在患者身后，促进重心转移至负重腿上，保证骸屈伸骨盆旋转和躯干直立。减重步行训练可以获得较为理想的肢体功能恢复效果，但是这种治疗师对患者“手把手”式的训练方式存在些问题。首先，名患者需要两名治疗师进行运动训练，效率低下，并且由于治疗师自身的原因，可能无法保证患者得到足够的训练强度，而且治疗效果会受到治疗师自身经验和水平的影响。其次，不能精确控制和记录训练参数运动速度轨迹强度等，不利于治疗方案的确定和改进不能记录描述康复进程的各种数据，康复评价指标不够客观无法建立训练参数和康复指标之间的对应关系，不利于对患者神经康复规律进行深入研究。再有，不能向患者提供实时直观的反馈信息，训练过程缺乏吸引力，患者多为被动接受治疗，参与治疗的主动性不够。可以看出，单纯依靠治疗师进行康复训练......”。

4、“.....因此，开拓更加广泛的康复训练手段和进步提高康复效率是解决患者运动功能障碍的当务之急。而突破这个问题的关键在于科学技术的创新，下肢康复机器人技术的发展和运用解决了这个问题。首先，机器人不存在“疲倦”的问题，能够满足不同患者对训练强度的要求其次，机器人可以将治疗师从繁重的训练任务中解放出来，而专注于制定治疗方案分析训练数据优化训练内容并改进机器人的功能再次，机器人可以客观记录训练过程中患者患肢的位置方向速度以及肌力恢复状态等客观数据，供治疗师分析，以评价治疗效果更进步，机器人所记录下的详细数据，使得治疗师有可能从中发现数据与治疗结果之间的对应关系，从而有可能深入了解中枢神经康复的规律还有，使用机器人技术可以通过多媒体技术为患者提供丰富多彩的训练内容，使患者能够积极参与治疗，树立康复信心，并及时得到治疗效果的反馈信息最后，机器人治疗技术使得远程治疗和集中治疗名治疗师同时为几名患者提供指导成为可能，通过将成熟的产品推广应用，最终使所有的患者受益。下肢康复机器人概况康复机器人是康复医学和机器人技术的完美结合，人们不再把机器人当作辅助患者的工具......”。

5、“.....下肢康复机器人是目前康复机器人研究领域的个主要研究对象。它主要用于辅助患有脑血管疾病或神经系统疾病的患者进行下肢的康复训练，帮助他们重获步行能力。它可以在专业的医疗机构甚至在家中使用，使患者获得更强的独立生活能力，并能相当大的提高他们的生活质量。在过去的几年中，下肢康复机器人在世界各国己经有了很大的发展并取得了相当多的成果，些企业在其技术开发及投资方面有了很大的投入，下肢康复机器人技术正在向产业化和普及化发展。康复机器人研究历史第次尝试把为残疾人服务的机器人系统产品化是在世纪的年代到年代，实践证明这些尝试都失败了。失效原因主要有个方面其是设计的不理想，尤其是人机接口另个不是技术的原因，而是因为单价太高导致了康复机器人产品化的失败。世纪年代是康复机器人研究的起步阶段，美国荷兰和瑞士在康复机器人方面的研究处于世界领先地位。年代以来，全世界己有超过所大学的实验室及康复医疗机构相继开展了基于机电结合机器人技术的下肢康复训练系统的研制和实验研究工作。首先在机械手方面取得了定的成就。年，等研制了种称作“手物体手”的系统，如图左图......”。

6、“.....这种双手物理治疗辅助机器包括两个置于桌面上可绕转轴转动的夹板状手柄，其中个手柄下端连接在驱动电机上，电机可以辅助患者完成动作。年，等又研制了种双手上举的康复器，如图右图，用来训练患者用双手将物体举起这动作。该设备为两自由度连杆结构，当患者双手握住手柄将其举起时，设备既可测量被举物体的垂直位置及倾斜角度参数，也可以在左手患侧手无法产生足够大的力时予以辅助，机器所施加的力可以按患者的需要改变，从而保持上举动作的平衡。图手物体手训练系统目前康复机器人技术有了较大的发展，从技术上能够较好地满足各种残障人士和老年人的需要，但是在实用能力上还需要进步完善和提高。下肢康复机器人分类牵引型下肢康复训练机器人系统主要由减重装置和数个牵引机器人组成，机器人操作端分别与患肢的膝踩部柔性连接。康复训练的过程是患者经吊带减重后，由机器人牵引患肢的连接部位按预期的操作端轨迹进行康复训练运动。典型的牵引型下肢康复机器人系统有美国公司研制的系统和美国加州大学洛杉矶分校研制的系统等，其中系统的牵引机器人数目为个，系统的牵引机器人数目为个......”。

7、“.....并具有牵引运动形式多样对患肢的适应性较强等优点，但其机械及控制系统的组成相对复杂，国内未见有相关研究的报导。运动踏板型下肢康复训练系统主要由减重装置和对运动踏板组成，康复训练的过程是患者经吊带减重后，双足与运动踏板保持接触，运动踏板根据预先规划的轨迹运动，在患者自重体重与减重量差值与运动踏板推力共同作用下进行患肢的康复训练运动。典型的运动踏板型康复训练系统有德国研究所与柏林自由大学研制的系统系统和口本大学研制的系统等。其中，和为多自由度运动踏板训练系统，为单自由度每个踏板运动踏板训练系统。国内从事运动踏板型康复训练系统研究的机构主要有清华大学和哈尔滨工程大学，并研制出具有单多自由度的卧式及立式运动踏板训练系统。多自由度运动踏板训练系统对患肢不同的训练需求具有较强的适用性，可以模拟正常的下肢运动步态和脚踩运动位姿，还能够根据训练需要灵活调整设计踏板的运动规律。穿戴型下肢康复训练机器人系统由减重装置运动平板以及与支撑装置相连的穿戴型下肢康复机器人外骨骼组成。康复训练的过程是患者穿戴下肢康复机器人并经吊带减重后......”。

8、“.....同时患者的双足依次与运动平板相接触，在运动平板的带动下进行踩关节的康复训练。穿戴型下肢康复机器人系统既能进行下肢的被动康复训练，也可以对下肢进行主动康复训练。对于手术恢复期后以及因偏瘫导致运动功能损伤严重的患者，可先经吊带减重后由下肢康复机器人导引患肢进行被动康复训练，逐步恢复患肢关节的运动功能和肌肉组织的伸展功能。当患肢的运动功能恢复到定程度后，根据功能恢复状况可适当降低下肢康复机器人的驱动功率，由患肢与机器人驱动器共同承担机器人机构的负载并协同运动，实现患肢的主动康复运动训练。下肢康复机器人的研究现状康复机器人技术在欧美等发达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，近年来取得了些有价值的成果。我国对康复机器人的研究起步比较晚，辅助型康复机器人的研究成果相对较多，康复训练机器人方面的研究成果则比较少。国外研究现状瑞士医疗器械公司与瑞士苏黎士医学院康复中心合作推出的步行康复训练机器人是当今产业化程度最高的种面向下肢瘫痪患者的医疗康复器械。于年研制成功，年在汉诺威世界工业展览会上展出......”。

9、“.....根据瘫痪患者康复训练的特点，将下肢外骨骼设计成骸关节和膝关节两个自由度，分别由驱动器控制直流伺服电机进行运动。关节的角度电机的输出力矩患者与外骨骼之间的接触力均由相应的传感器进行测量。整个系统通过个平行四边形连杆机构与跑步机及悬吊系统相连接，稳固可靠。训练时，患者的下肢通过六个绑带与相连，最基本的被动训练只需控制四个关节的角度和角速度，以带动患者模仿人体步行运动。为了适应不同患者的需要，该机器人的各个关节均可调整，如图所示。为了让患者感到舒适，所有与患者接触的绑带都是宽而软的。的优点是患者的训练状态能够被监测评价和引导能够根据患者个体不同提供相应的步态模式和训练方案能够通过虚拟现实技术为患者提供反馈以提高患者参与训练的主动性。图机械腿也是套主动医疗康复外骨骼，如图所示。它的设计初衷与样，是面向于下肢活动能力受损的心脑血管或神经疾病患者。所不同的是，更加关注于所开发的机电系统与患者的兼容性和患者穿戴外骨骼训练时的舒适性。当然，对康复外骨骼的些常规要求，如较大的带宽较高的定位精度良好的结构坚固性等，也在中得到了相应的体现......”。