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主动型步行康复器械结构设计及动力学仿真

吴杰  
【摘要】: 本文针对下肢瘫痪的患者设计一种可以让患者参与并独立控制的步行康复器械。以往大家重视的大多都是对疾病的治疗结果,而忽视了后期的康复过程,导致很多后遗症的产生,有的严重影响了人们以后的生活质量。所以康复技术成为近年发展起来的一门新兴技术,是一门多学科综合的研究领域。 本文通过查阅国内外大量的文献资料,在分析借鉴国内外下肢康复器械研究的基础上,提出了符合本文患者的下肢康复器械设计方案。 首先,本文对患者下肢的运动机理进行了研究,建立其运动时的数学模型。结合本文的设计思路,要让患者能够有更多的机会参与到康复训练当中,进行了主动型步行康复器械的总体设计。并且腿部和腰部机构设计成可调的,以适应不同的患者。本文使用Pro/E对康复器械进行了三维建模和装配,并由Pro/E的模型分析功能获得康复器械的各种物理参数和力学参数。其次,利用外力对系统质心的作用相互抵消方法才能使系统保持稳定步行的方法,建立系统质心的动力学微分方程,求出系统质心的运动方程。分别就步行过程中摆动阶段和单脚支撑阶段建立约束条件。最后,利用虚拟样机技术,在ADAMS软件中对系统进行运动学和动力学仿真。取得相关部件的速度和加速度等其他运动数据,分析了步行过程中,患者摆动对康复器械步行稳定性的影响。仿真结果显示本文所设计的康复器械能够满足稳定步行的条件。


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