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《哈尔滨工程大学》 2010年
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助行机器人机构设计及样机研制

彭锦波  
【摘要】:随着人们生活水平的提高,对康复治疗的需求越来越大,特别是康复训练机器人。根据这种需求,研究设计了一种新型的康复训练机器人——助行机器人。该机器人模拟正常人行走的动作,不但可以对下肢有运动障碍的病人进行下肢康复训练,而且可以辅助其正常行走。 本文介绍了康复训练机器人的国内外发展现状及应用情况,提出了助行机器人的总体设计方案,整体结构包括三大部分:轮驱机构、起坐机构和助力行走机构。并应用Pro/E三维设计软件进行了助行机器人总体结构设计,利用Pro/MECHANICA模块进行有限元分析。在分析正常人行走规律的基础上,运用Inventor软件的CAGD功能对助力行走机构进行了设计,并运用MATLAB/Simulink进行建模、仿真与优化,最终确定了模拟正常人行走时的机构参数。 本文分析了助行机器人起坐机构控制系统,对其进行了动力学分析,推导了起坐机构动力学模型,在MATLAB/Simulink环境下进行了动力学仿真和控制仿真,完成了控制系统的设计和制作,通过实验研究证实了理论分析的正确性,并完成了起坐机构模型的轨迹控制实验,系统运行平稳,抗干扰能力强,跟踪误差达到了设计目标,从而进一步说明所建立系统的正确性和合理性。 本课题进行了试验样机的研制,试验样机各部分功能满足要求,证明了本课题理论研究的正确性和结构设计方案的可行性,为日后该机构的产业化奠定了基础。
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