某下肢康复训练机构结构设计及动力学分析

琰 王; 剑 李

doi:10.16578/j.issn.1004.2539.2019.11.024

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某下肢康复训练机构结构设计及动力学分析

开发应用 | 更新时间：2022-10-25

- 某下肢康复训练机构结构设计及动力学分析
- Structural Design and Dynamics Analysis of a Lower Limb Rehabilitation Training Mechanism
- 机械传动 2019年第11期页码：134-138
- 作者机构：
  
  1.南京科技职业学院电气与控制学院，江苏南京 210048
  2.南京理工大学机械工程学院，江苏南京 210048
- 作者简介：
  
  王琰（1980— ），女，陕西西安人，硕士，讲师，主要研究方向为机电机构设计与控制技术研究。
- 基金信息：
  
  江苏高校品牌建设工程研究专项(NJPI-PPZY-2016-21);南京科技职业学院科研项目基金(NHKY-2016-14)
- DOI：10.16578/j.issn.1004.2539.2019.11.024
  中图分类号：
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王琰,李剑.某下肢康复训练机构结构设计及动力学分析[J].机械传动,XXXX,XX(XX):134-138.

Wang Yan,Li Jian.Structural Design and Dynamics Analysis of a Lower Limb Rehabilitation Training Mechanism[J].Journal of Mechanical Transmission,XXXX,XX(XX):134-138.
王琰,李剑.某下肢康复训练机构结构设计及动力学分析[J].机械传动,XXXX,XX(XX):134-138. DOI： 10.16578/j.issn.1004.2539.2019.11.024.

Wang Yan,Li Jian.Structural Design and Dynamics Analysis of a Lower Limb Rehabilitation Training Mechanism[J].Journal of Mechanical Transmission,XXXX,XX(XX):134-138. DOI： 10.16578/j.issn.1004.2539.2019.11.024.

摘要

针对当前国内下肢瘫痪患者众多而下肢康复训练设备短缺的现状，设计了一种简易式下肢康复训练机构。对该机构的结构形式、驱动方法和长度调节机构进行了介绍；对其运动学和动力学进行了理论分析；用动力学仿真软件对其进行了动力学仿真分析，得到了各关节在1个运动周期内角速度和输出力矩变化；对大腿和小腿长度调节机构进行了柔性化分析，得到了在1个运动周期中大腿和小腿长度调整机构应力变化，最大应力为70 MPa，小于铝合金许用应力，强度满足使用要求；最后，对下肢康复机构进行了试验验证，试验测得髋关节和膝关节输出力矩变化与仿真结果变化趋势相同，证明了仿真的正确性和可行性。仿真时忽略了间隙、人体阻力等环节，导致试验测得力矩略大于仿真结果。

Abstract

Aiming at the situation that there are a large number of paraplegic patients in China and there is a shortage of rehabilitation training equipment for lower limbs, a simple rehabilitation training mechanism for lower limbs is designed. The structure, driving method and length adjusting mechanism of the mechanism are introduced，its kinematics and dynamics are analyzed theoretically. By using the dynamic simulation software, the change of angular velocity and output torque of each joint in one motion period is analyzed. The flexibility analysis of the thigh and calf length adjusting mechanism is carried out, and the stress variation of the thigh and calf length adjusting mechanism is obtained in one motion period. The maximum stress is 70 MPa, which is less than the allowable stress of aluminum alloy, and the strength meets the use requirements. At last, the lower limb rehabilitation mechanism is verified by experiments. The measured output torque of hip joint and knee joint show the same trend as the simulation results, the correctness and feasibility of the simulation is proved. In the simulation, the gap and human resistance are ignored, resulting in the measured moment slightly larger than the simulation result.

关键词

康复训练机构动力学 Adams 结构设计

Keywords

Rehabilitation training mechanismDynamicsAdamsStructural design

references

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