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康复训练机器人是近年出现的一种新型机器人,它的主要功能是帮助患者完成各种运动功能的恢复训练,如行走训练、手臂运动训练、脊椎运动训练、颈部运动训练等。临床证明,尽早进行康复训练不仅能够维持关节活动度、防止关节挛缩,而且能够明显提高患者运动功能的最终康复程度。
论文阐述了康复机器人的国内外研究现状,简要介绍了运动康复治疗理论、目标及效果评价。分析了人体上下肢的结构和运动学,界定了上下肢的运动轨迹及关节角转动范围。在对人体上下肢进行运动分析的基础上,提出一种基于坐姿、模拟正常人手臂运动和步态轨迹、机构轨迹可变、幅度可调,能实现四肢的单独运动和协调运动的康复训练机器人机构设计。
分别对机构上下肢进行独立建模,并利用PROE和ADAMS进行仿真分析,获得到机构静力学、运动学及动力学参数;分析和比较机构在不同运动模式下的运动学性能;探寻下肢机构的有效位置范围。
三维建模及仿真分析结果验证了所设计机构的合理性,表明了这种康复训练机器人机构重心稳定、安全可靠,运动幅度和轨迹形状可变,可实现多模式的运动,适用于不同人群不同阶段的康复训练。