上肢康復(fù)機器人結(jié)構(gòu)設(shè)計及仿真運動設(shè)計說明書.doc

黑龍江工程學(xué)院學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計IABSTRACT.1第1章緒論.21.1概述.21.2康復(fù)機器人的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀.31.3上肢康復(fù)機器人系統(tǒng)的發(fā)展前景.61.4本課題主要研究內(nèi)容.7第2章總體結(jié)構(gòu)方案設(shè)計.82.1總體方案設(shè)計.82.2康復(fù)機器人框架造型的設(shè)計.112.3本章小結(jié).12第3章伺服元件選擇.133.1電機選擇.133.1.1升降機構(gòu)電機選擇.133.1.2前后擺機構(gòu)電機選擇.143.1.3分合機構(gòu)電機選擇.153.1.4手腕轉(zhuǎn)動機構(gòu)電機的選擇.163.2聯(lián)軸器選擇.163.3蝸輪蝸桿減速器的選擇.173.4本章小結(jié).17第4章機械機構(gòu)設(shè)計與計算.184.1絲杠設(shè)計.184.2錐齒輪設(shè)計.194.3同步齒形帶設(shè)計.214.4軸設(shè)計與校核.234.5軸承校核.264.6鍵選擇及校核計算.274.7本章小結(jié).28結(jié)論.29參考文獻.30致謝.32摘要康復(fù)機器人是康復(fù)設(shè)備的一種類型，康復(fù)機器人技術(shù)早已廣受世界各國科研工作者和醫(yī)療機構(gòu)的普遍重視，其中以歐美和日本的成果最為顯著。在我國康復(fù)醫(yī)學(xué)工程雖然得到了普遍的重視，但是康復(fù)機器人研究仍處于起步階段，一些簡單康復(fù)器械遠遠不能滿足市場對智能化、人機工程化康復(fù)機器人的需求，有待進一步的研究和發(fā)展。本文從使用的角度對人體上肢的運動原理進行了分析，設(shè)計出了一種坐式上肢康復(fù)訓(xùn)練機器人，用于心腦血管疾病致癱或者意外事故所造成上肢損傷的患者作上肢及黑龍江工程學(xué)院學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計II其相關(guān)關(guān)節(jié)的康復(fù)訓(xùn)練。本設(shè)計的康復(fù)機器人機身是由放置于平臺上的機座，兩根可伸縮的立柱和上橫梁及其手柄組成，并在其各個組成部分上分別裝上上肢屈伸機構(gòu)、前后擺機構(gòu)、分合機構(gòu)和手腕旋轉(zhuǎn)機構(gòu)；各運動機構(gòu)由單獨的電機和減速器驅(qū)動，而傳動機構(gòu)的主件分別是傳動軸、絲杠螺母副、同步齒形帶傳動副?？祻?fù)機器人的立柱主要采用薄壁套筒，這樣既減輕了重量，也使得絲杠螺母副能構(gòu)得到套筒的固定和定位。整個設(shè)計主要要注意的主要問題是減重和減噪，避免整體結(jié)構(gòu)過于龐大笨重。關(guān)鍵詞：康復(fù)；上肢；結(jié)構(gòu)設(shè)計；減重；噪音黑龍江工程學(xué)院學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計1ABSTRACTRehabilitationrobotisatypeofrehabilitationfacilities.Rehabilitationroboticshavelongbeenwellreceivedbytheworldscientistsandthegeneralimportanceofmedicalinstitutions,inwhichEuropeandtheUnitedStatesandJapan,theresultsarethemostsignificant.MedicalEngineeringinourcountryhasbeenreceivedwidespreadattentionthough,andrehabilitationroboticsstillinitsinfancy,somesimplerehabilitationequipmentisfarfrommeetingintelligence,ergonomicsoftherehabilitationrobotneedstobefurtherresearchanddevelopment.Thisperspectiveonthehumanbodyfromtheuseofupperlimbmovementprincipleisanalyzed，theseatedupperextremityrehabilitationrobotisdesigned,fortheparalysiscausedbycardiovasculardiseasesoraccidents.Thedesignoftherehabilitationrobotbodyisplacedontheplatformbase,twoscalablecolumnsandbeamsofthehandleonthecompositionanditscomponentsareinstalledontheupperlimbflexionwhichincludeseparateandcloseagency,beforeandafteragency,liftingagencyandthewristrotationagency；theeverymovementisdrivenbytheseparatedrivemotorandreducer,andthemainpartsaretheshaft,screwnutpairs,timingbelt,deputy.Rehabilitationrobotcolumnmainlyadoptsthethinwallsleeve,soastoreduceweight,alsomakestheleadscrewnutpaircanbefixedandthepositioningsleeve.Thedesignofthemainattentiontothemajorproblemistheweightlossandnoisereduction,avoidthewholestructureistoobulky.Keywords：rehabilitation；upperlimb；structuraldesign；Weightloss；noise黑龍江工程學(xué)院學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計2第1章緒論1.1概述據(jù)報道，我國60歲以上的老年人已有1.43億，占全國人口的11，到2050年將達到4.37億。在老齡人群眾中有大量的腦血管疾病或神經(jīng)系統(tǒng)疾病患者，這類患者多數(shù)伴有偏癱癥狀1。近年由于患心腦血管疾病使中老年患者出現(xiàn)偏癱的人數(shù)不斷增多，而且在年齡上呈現(xiàn)年輕化趨勢。與此同時，由于交通運輸工具的迅速增長，因交通事故而造成神經(jīng)心痛損傷或者肢體損傷的人數(shù)也越來越多。在我國數(shù)以百萬計的有神經(jīng)科疾病病史和受到過意外傷害的患者需要進行康復(fù)治療，僅以中風(fēng)為例，每年大約有600，000中風(fēng)幸存者，其中的二百萬病人在中風(fēng)后存在長期的運動障礙。隨著國民經(jīng)濟的發(fā)展，這個特殊群體已得到了更多人的關(guān)注，為了提高他們的生活質(zhì)量，治療、康復(fù)和服務(wù)于他們的產(chǎn)品的技術(shù)和質(zhì)量也在相應(yīng)地提高。隨著機器人技術(shù)和康復(fù)醫(yī)學(xué)的發(fā)展，在歐洲、美國和日本等國家，醫(yī)療康復(fù)機器人的市場占有率呈逐年上升的趨勢，僅預(yù)測日本未來機器人市場，2005年醫(yī)療、護理、康復(fù)機器人的市場份額約為250，000美元，而到2010年將上升到1，050，000美元，其增長率在機器人的所有應(yīng)用領(lǐng)域中占據(jù)首位。因此，服務(wù)于四肢的康復(fù)設(shè)備的研究和應(yīng)用有著廣闊的發(fā)展前景2。康復(fù)機器人是康復(fù)設(shè)備的一種類型。康復(fù)機器人技術(shù)早已廣受世界各國科研工作者和醫(yī)療機構(gòu)的普遍重視，其中以歐美和日本的成果最為顯著。在我國康復(fù)醫(yī)學(xué)工程雖然得到了普遍的重視，而康復(fù)機器人研究仍處于起步階段，一些簡單康復(fù)器械遠遠不能滿足市場對智能化、人機工程化的康復(fù)機器人的需求，有待進一步的研究和發(fā)展。由于康復(fù)訓(xùn)練機器人要與人體直接相連，來帶動肢體進行康復(fù)訓(xùn)練，所以對驅(qū)動器的安全性、柔性的要求較高。康復(fù)肢體運動功能用機械肢體組合系列機器人,是多種同類機器人屬于機器人領(lǐng)域,解決了本人發(fā)明的實用新型專利半身不遂患者康復(fù)學(xué)步機,只能帶動人的大小臂大小腿康復(fù)運動功能,而不能帶動手腳各關(guān)節(jié)運動的重大不足,主要技術(shù)特征是將半身不遂患者康復(fù)學(xué)步機略加改進后,在