下肢外骨骼康复机器人机械系统的分析研究.pdf

Dissertation Submitted toHebei University of TechnologyforMaster Degree ofMechanical EngineeringA STUDY ON THEMECHANICAL SYSTEM FORLOWER EXTREMITY EXOSEKELETON REHABILITATION ROBOTByDai FeiSupervisor: Prof. Liu Gengqian2012This work is supported by the Educational Commission of Hebei Province of China. No. :所呈交的学位论文,是本人在导师指导下,进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外,本学位论文不包含任何他人或集体已经发表的作品内容,也不包含本人为获得其他学位而使用过的材料。对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人或集体,均已在文中以明确方式标明。本学位论文原创性声明的法律责任由本人承担。学位论文作者签名:日期:关于学位论文版权使用授权的说明本人完全了解河北工业大学关于收集、保存、使用学位论文的以下规定:学校有权采用影印、缩印、扫描、数字化或其它手段保存论文;学校有权提供本学位论文全文或者部分内容的阅览服务;学校有权将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索、交流;学校有权向国家有关部门或者机构送交论文的复印件和电子版。(保密的学位论文在解密后适用本授权说明)学位论文作者签名:日期:导师签名:日期:河北工业大学硕士学位论文i下肢外骨骼康复机器人机械系统研究摘要下肢外骨骼康复机器人是用来帮助脑卒中患者进行下肢康复训练。通过对患者下肢步态康复运动的研究,设计了下肢外骨骼康复机器人。在康复训练中,由于患者依赖下肢支撑自身重量,根据减重步行康复训练技术设计了减重支撑系统,本人具体的研究内容如下:通过分析国内外下肢康复机器人研究现状,根据下肢解剖学和康复医学对患者下肢被动、主动、助力、阻抗四种康复运动进行分析,证明部分减重步行康复训练是一种有效的康复训练方法。设计了下肢外骨骼机械机构。下肢外骨骼机器人的髋关节和膝关节运动为主动运动,采用直流伺服电机驱动,其余关节运动皆为被动运动。设计了减重支撑系统,主要由减重和随动机构两部分组成。建立了下肢外骨骼康复机器人的运动学和动力学模型。根据D-H法求出机器人运动学的正解和逆解,利用拉格朗日动力学方法分别对下肢外骨骼康复机器人进行了单足和双足支撑相的动力学分析,为控制下肢外骨骼康复机器人运动的步态提供了依据。利用ADAMS软件完成机构的运动仿真,得出下肢外骨骼康复机器人各个关节的角速度、角加速度和扭矩的运动变化曲线,与设计时所参照的数据进行比较,从而验证了设计的合理性。关键词:下肢外骨骼,康复运动,机构学,步态仿真下肢外骨骼康复机器人机械系统研究iiA STUDY ON THE MECHANICAL SYSTEM FOR LOWER EXTREMITY EXOSEKELETON REHABILITATION ROBOTABSTRACTLower extremity exoskeletonrehabilitation robotisused to helpstrokepatients withlower limbrehabilitation training. According tothestudyon gaitrehabilitationofthe patients, it designslowerextremityexoskeletonrehabilitation robot. Patientsrely onthelower limbstosupporttheir ownweightin rehabilitation training,weight support systemis designedbase on the partial body weight support treadmillrehabilitation contents are as follows:By analyzing the developing of the domestic and foreign lower extremity rehabilitation robot, it analyses passive, initiative, power, impedancefour rehabilitation exerciseswith lower