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多模态运动机构的设计与实现

张震宇  
【摘要】:根据相关的统计数据,从计划生育政策的颁布实施以来,人口基数虽得到有效的控制,但却带来了中国社会正愈发的走向老龄化这一新问题,老龄人口在总人口中所占的比重越来越大,在社会保障体系仍不够健全的情况下,越来越多的老年人得不到应有的照顾~([1]),自身的健康状态得不到保证,同时,对于肢体瘫痪的人士及急需得到康复护理治疗的病患,虽目前已有一些能够帮助他们进行恢复及护理的医疗设施,但普遍功能简单、达不到很好的康复护理和治疗的效果。多模态运动机构在机构系统设计里是指通过采用多种不同的机构运动方案来搭建一个有机的机构运动整体框架,通过采用多种机构运动形式及多种机构形式的融合运用来最终实现多种相应的功能。基于此,本文针对老年人群、肢体瘫痪人士及急需得到康复护理治疗的病患设计了一种具有多模态运动机构框架的多功能模块化护理复健机器人床,旨在为上述人群提供一种能够较好的对其进行康复护理治疗的新型医疗设施。本论文主要内容有以下几个方面:(1)基于多模态运动机构主体框架下的多功能模块化护理复健机器人床的总体方案设计。依据对多功能模块化护理复健机器人床的功能要求及设计指标,对多模态运动机构按照相应功能的实现进行整体布局,确定出所需框架的各部分具体尺寸,从而确定该多功能康复护理床的多模态运动机构整体设计方案。(2)对多模态运动机构框架下的各部分运动机构按照所需实现的功能逐个进行设计分析,分析出所涉及机构在运行过程中的位移、速度、加速度等相关参数的变化情况,从而确定机构运行的合理性,并为后续动力学仿真及各部分强度校核做铺垫、为传动件的选型提供理论依据。(3)对各运动机构进行详细的机构设计与材料选择,确定各机构的驱动方式和传动件的尺寸,并进行详细的Solidworks三维建模,验证传动件的选型及尺寸设计的合理性。(4)对多功能模块化护理复健机器人床的生产加工及装配调试过程进行简要介绍,对出现过的问题进行总结分析并介绍解决的方案,运用Solidworks Simulation软件对零部件强度上所出现的问题进行了重新校核,依据有限元分析得到的校核结果对相关零部件进行重新设计并介绍了调整设计后的方案。(5)对全文所介绍的以多功能模块化护理复健机器人床为研究载体的多模态运动机构的设计与实现课题进行了研究总结并对后续研究进行了展望。


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