踝泵运动机械设计控制部分(附件)
脚踝是人体不可替代的一部分，在人们日常生活中起着至关重要的作用。本文通过研究踝泵运动机的控制部分，使踝泵运动机能够达到一定运动要求，从而为患者带来完善的康复治疗以及病情的改善。主要内容包括根据脚踝的关节运动功能，选择相应的控制元件以及绘制电气原理图、安装布置图、系统接线图等。通过以上方法，最后设计出一台能根据PLC控制进行踝关节运动的设备。在现实生活中，脚踝康复机的研发不仅对脚踝受伤者来说有着重大的意义，而且还能推动医疗设备的发展，因此脚踝康复机的研究势在必行。关键词 踝泵运动，PLC控制，控制元件
目 录
1 引言 1
1．1 课题研究的背景 1
1．2 踝泵运动的定义及意义 1
1．3 论文主要研究的内容 2
2 踝泵运动机控制方案的设计 2
2．1 几种常见的踝关节运动分析 3
2. 2 踝泵运动机的机械组成 4
2．3 踝泵运动机的运动实现 4
2．4 总体方案设计 5
3 控制系统硬件选型 5
3．1 步进电机的选型 7
3．2 驱动器的选型 9
3．3 触摸屏的选型 10
3．4 行程开关选型 10
3．5 继电器的选型 11
3．6 控制系统元件清单 11
4 PLC部分 11
4．1 PLC定义 12
4．2 PLC性能指标 13
4．3 PLC特点 13
4．4 PLC选型 14
4．5 PLC I/O分配 15
4．5 PLC接线图 16
5 控制系统物件设计与调试 17
5．1 PLC程序设计 18
5．2 PLC程序调试 19
5．3 元件调试 19
6 踝泵运动机的经济环保性 20
结 论 21
致 谢 22
参 考 文 献 24
1 引言
1．1 课题研究的背景
脚踝部虽然不起眼，但脚踝是人体 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
中承重最大的一个部位，人体的绝大部分的体重都会在脚踝上产生作用。人体下半身血液循环的畅通与否，对全身的气血流通影响很大，当脚踝僵硬、老化或受损，那么流经脚踝的回心血液就会凝滞在踝关节处，导致血液循环受损。而脚踝受伤在日常生活中也是随处可见的：打篮球、羽毛球、乒乓球崴脚以及老年人一不注意就受伤了，由此带来的各种麻烦为人们的生活带来了各种的不便。一旦不及时治疗调养会造成更严重的后果，早期就进行康复练习对于运动障碍的恢复是非常必要的。我们可以通过按摩踝关节使得脚踝保持柔软灵活，踝泵运动对于脚踝的康复起着尤为关键的作用，它能像泵一样使脚踝处血液循环以及淋巴回流，这样血液就可以及时传送至踝关节受伤处，帮助组织生长修复
对于脚踝康复训练目前我国还是主要依赖于医生或护士的一对一调养，或者根据医生所教导的动作自我调养。无论前者还是后者都难以实现高强度、高准确性、有规律的治疗，并且手工康复训练成本很高，一般人不一定能够负担得起，也不方便，因此脚踝康复机的研制势在必行。脚踝康复机能够按照预设模式工作，使患者踝关节运动，从而提高脚踝的柔韧性与灵活性，并且还能使血液循环更通畅，加强踝关节的抗损伤能力。相对于人工调养有着如下优点：首先，机器可以连续工作，能达到康复所需的强度；然后，康复机可以根据患者的状态随时随地的开始调养，相对于人工方便不少；最后脚踝康复机的使用成本比人工调养低，比自我调养效果好；总的来说脚踝康复机具有良好的市场前景，还能够降低脚踝康复训练的成本。
1．2 踝泵运动的定义及意义
踝泵运动就是通过脚踝的运动从而使脚踝处血液像被泵作用一样循环流动。踝泵运动不仅可以改善受伤处肿胀，提高血液循环效果，降低下肢静脉血栓形成；而且能增强肌肉强度和踝关节处韧带灵活性；还能发挥肢体的潜能，提高患者伤害处抵抗外来伤害。
1．3 论文主要研究的内容
本文研究的脚踝康复机主要研究的是控制部分，主要工作内容如下：
（1）简单介绍PLC的定义以及主要功能和特点
（2）根据脚踝的关节运动功能，选择相应控制元件控制各轴的运动
（3）绘制电气原理图、安装布置图、系统接线图、设计PLC控制程序
2 踝泵运动机控制方案的设计
2．1 几种常见的踝关节运动分析
2.1.1 踝关节运动模式
踝关节的运动有如下三组常见的动作：
背屈和跖屈如图2.1所示
图2.1 背屈和跖屈
内翻和外翻如图2.2所示
图2.2 内翻和外翻
内旋与外旋如图2.3所示
图2.3 内旋与外旋
这三种基本运动模式基本可以构成其他脚踝动作，为达到预期效果脚踝康复机的设计应按照这几种模式展开设计。
脚踝的几个基本运动的运动范围在表2.1列出：
表2.1 脚踝基本运动的运动范围
脚踝基本动作
背屈
跖屈
外翻
内翻
外旋
内旋
运动范围
0—20°
0—45°
＜5°
＜5°
0—20°
0—10°
脚踝基本动作所对应的活动最大角度如下面几幅图所示：
图2.4是脚踝跖屈动作最大角度45°
图2.4 跖屈最大角度
图2.5是脚踝背屈动作最大角度20°
图2.5 背屈最大角度
图2.6是脚踝内旋动作最大角度5°
图2.6 内旋最大角度
图2.7是脚踝外旋动作最大角度5°
目 录
1 引言 1
1．1 课题研究的背景 1
1．2 踝泵运动的定义及意义 1
1．3 论文主要研究的内容 2
2 踝泵运动机控制方案的设计 2
2．1 几种常见的踝关节运动分析 3
2. 2 踝泵运动机的机械组成 4
2．3 踝泵运动机的运动实现 4
2．4 总体方案设计 5
3 控制系统硬件选型 5
3．1 步进电机的选型 7
3．2 驱动器的选型 9
3．3 触摸屏的选型 10
3．4 行程开关选型 10
3．5 继电器的选型 11
3．6 控制系统元件清单 11
4 PLC部分 11
4．1 PLC定义 12
4．2 PLC性能指标 13
4．3 PLC特点 13
4．4 PLC选型 14
4．5 PLC I/O分配 15
4．5 PLC接线图 16
5 控制系统物件设计与调试 17
5．1 PLC程序设计 18
5．2 PLC程序调试 19
5．3 元件调试 19
6 踝泵运动机的经济环保性 20
结 论 21
致 谢 22
参 考 文 献 24
1 引言
1．1 课题研究的背景
脚踝部虽然不起眼，但脚踝是人体 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
中承重最大的一个部位，人体的绝大部分的体重都会在脚踝上产生作用。人体下半身血液循环的畅通与否，对全身的气血流通影响很大，当脚踝僵硬、老化或受损，那么流经脚踝的回心血液就会凝滞在踝关节处，导致血液循环受损。而脚踝受伤在日常生活中也是随处可见的：打篮球、羽毛球、乒乓球崴脚以及老年人一不注意就受伤了，由此带来的各种麻烦为人们的生活带来了各种的不便。一旦不及时治疗调养会造成更严重的后果，早期就进行康复练习对于运动障碍的恢复是非常必要的。我们可以通过按摩踝关节使得脚踝保持柔软灵活，踝泵运动对于脚踝的康复起着尤为关键的作用，它能像泵一样使脚踝处血液循环以及淋巴回流，这样血液就可以及时传送至踝关节受伤处，帮助组织生长修复
对于脚踝康复训练目前我国还是主要依赖于医生或护士的一对一调养，或者根据医生所教导的动作自我调养。无论前者还是后者都难以实现高强度、高准确性、有规律的治疗，并且手工康复训练成本很高，一般人不一定能够负担得起，也不方便，因此脚踝康复机的研制势在必行。脚踝康复机能够按照预设模式工作，使患者踝关节运动，从而提高脚踝的柔韧性与灵活性，并且还能使血液循环更通畅，加强踝关节的抗损伤能力。相对于人工调养有着如下优点：首先，机器可以连续工作，能达到康复所需的强度；然后，康复机可以根据患者的状态随时随地的开始调养，相对于人工方便不少；最后脚踝康复机的使用成本比人工调养低，比自我调养效果好；总的来说脚踝康复机具有良好的市场前景，还能够降低脚踝康复训练的成本。
1．2 踝泵运动的定义及意义
踝泵运动就是通过脚踝的运动从而使脚踝处血液像被泵作用一样循环流动。踝泵运动不仅可以改善受伤处肿胀，提高血液循环效果，降低下肢静脉血栓形成；而且能增强肌肉强度和踝关节处韧带灵活性；还能发挥肢体的潜能，提高患者伤害处抵抗外来伤害。
1．3 论文主要研究的内容
本文研究的脚踝康复机主要研究的是控制部分，主要工作内容如下：
（1）简单介绍PLC的定义以及主要功能和特点
（2）根据脚踝的关节运动功能，选择相应控制元件控制各轴的运动
（3）绘制电气原理图、安装布置图、系统接线图、设计PLC控制程序
2 踝泵运动机控制方案的设计
2．1 几种常见的踝关节运动分析
2.1.1 踝关节运动模式
踝关节的运动有如下三组常见的动作：
背屈和跖屈如图2.1所示
图2.1 背屈和跖屈
内翻和外翻如图2.2所示
图2.2 内翻和外翻
内旋与外旋如图2.3所示
图2.3 内旋与外旋
这三种基本运动模式基本可以构成其他脚踝动作，为达到预期效果脚踝康复机的设计应按照这几种模式展开设计。
脚踝的几个基本运动的运动范围在表2.1列出：
表2.1 脚踝基本运动的运动范围
脚踝基本动作
背屈
跖屈
外翻
内翻
外旋
内旋
运动范围
0—20°
0—45°
＜5°
＜5°
0—20°
0—10°
脚踝基本动作所对应的活动最大角度如下面几幅图所示：
图2.4是脚踝跖屈动作最大角度45°
图2.4 跖屈最大角度
图2.5是脚踝背屈动作最大角度20°
图2.5 背屈最大角度
图2.6是脚踝内旋动作最大角度5°
图2.6 内旋最大角度
图2.7是脚踝外旋动作最大角度5°
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