辅助行走康复小车设计(附件)
辅助行走康复小车设计主要帮助老年人和残疾人等腿脚走路不方便的弱势群体，它的设计会更加地符合于弱势群体的使用，带给他们辅助行走康复的良好体验效果。此次论文的设计研究主要有辅助行走康复小车的机械结构设计，在运动方面的研究等等。首先对外国和我国关于康复机器人的一个分析比较研究，然后介绍此次论文研究的一个内容。对使用目标人群以及环境进行研究分析，经过讨论来确定辅助行走康复小车的总体方案。从整体上对小车机械设计的特点和局部结构相关元件的选择设计分析并根据作业环境和承载能力的要求，来进行设计辅助行走康复小车的结构。最后建出三维模型图以及二维图。同时，还分析了小车的运动学模型并对其进行数学建模，最后分析设计了小车相关的硬件结构。我国已经进入老年化社会，为帮助老年人以及残疾人等的行走能力，促进康复小车的优化和开发都有着很大的现实意义。关键词 辅助康复小车,机构设计,建立运动模型,硬件结构
目 录
1 绪论 ...... 1
1.1 研究背景 1
1.2 研究意义 1
1.3 国内外研究现状 2
1.3.1 国内研究 2
1.3.2 国外研究 3
1.4 本课题主要工作 4
2 辅助行走康复小车设计方案 4
2.1 研究辅助行走康复小车对使用人群的问题 5
2.2 研究辅助行走康复小车对使用环境的问题 5
3 辅助行走康复小车的控制设计 6
4 辅助行走康复小车的系统结构设计 7
4.1 小车四轮的设计 7
4.2 小车驱动方式设计 7
4.3 小车驱动电机设计 8
4.3.1 小车驱动电机的类型选择.. 8
4.3.2 小车电机的确定 9
4.4 小车联轴器的分析及选择 11
4.5 小车离合器的分析及选择 11
4.6 小车重要的零件设计 11
4.6.1 小车驱动轮传动的设计 11
4.6.2 小车换向的设计..... 12
4.6.3 小车转轴的设计 12
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/> 4.7 小车驱动部分和非驱动部分的设计 13
4.7.1 小车驱动部分的设计 13
4.7.2 小车非驱动部分的设计 14
4.8 小车操纵结构和座板的设计 ..14
4.8.1 小车操纵结构的设计 14
4.8.2 小车座板的设计 .14
5 辅助行走康复小车的模型设计图 15
6 辅助行走康复小车的模型建立 15 7 辅助行走康复小车的硬件结构 18
7.1 电压转换结构 18
7.2 信号结构 20
总结 22
致谢 23
参考文献....24
1 绪论
1.1 研究背景
在科技发展的快速崛起之下，人口的不断迅速增长，老龄化人群占据的比例趋向也在逐渐上升。根据调查显示，目前我国老龄化所占比例达到了16.7%，其中，行走能力丧失，身体运动受到了限制的老年人，他们这一特殊群体所占的比例不容小觑，达到了约老龄化总数的一半。另外，在我国，残疾患者的总数也已经达到了大概有8499万人群，估算约占中国总人口的比例的6.19%。其中，运动功能受到限制的残疾人的比例约占四分之三。为此，辅助行走康复小车的设计就能够有效便捷的帮助这些弱势群体，成为他们的“再生双脚”，让他们在生活中能够方便行动，不在为行动上的问题而苦恼。
1.2 研究意义
为了帮助老年人以及残疾人等弱势群体他们解决行走不便的问题，设计开发组的人员研发出帮助行走用具，即给使用者以辅助作用。该辅助用具能够帮助支撑他们自己的体重，并且能够保持平衡以及带动他们进行行走，这个在医学界上称之为助行器。助行器有各种各样的种类，如果根据结构以及功能来分有动力式助行器、无动力式助行器和功能性电刺激助行器。其中无动力式助行器又包括助行杖和助行架，这种相对而言较为方便简单；助行杖有手杖、腕杖和臂杖；助行架有轮式和轻型步行式，目前市场上常见的是轮式，以两轮和四轮为诸多。不过，在这些器具当中，每一种功能的不一样，从而导致他们的支撑性以及其所带来的稳定性都有着很大的差别。所以，这些器具并不是均适用于老年人。人上了年纪，就会有其特有的心理特点，而且在生理构造上也会发生相应的变化，比如肌肉的萎缩等等，他们的身体各项功能都会随着年龄的增长而下降，从而导致他们的运动功能也随之退化。最为重要的是，老年人的反应慢，他们的头部思维能力退化，细胞衰老，身体协调跟不上，动作缓慢。这些都是阻碍老年人行动自如的原因。据调查，老年人容易造成身体上的损伤，大概约有49%是由于在行走过程中因脚步不稳而导致的，严重时甚至可能会触发到其他疾病的发生。生活行动上的不便带来的种种困扰，会导致老年人对于自由活动更加的渴望。所以，针对老年人等行走不便的弱势群体设计辅助行走康复小车就会显得非常之重要了。
现在市面上也有不少的辅助型康复器具，但是在灵活性上还有待提高，一些康复器具并不能在不同的地面得到有效的辅助，从而就会让使用人群受到一方面的限制。因此，在辅助行走康复的技术领域上，就需要我们有效的解决这些问题，从而帮助这些弱势群体不受行动上的困扰。
1.3 国内外研究现状
1.3.1 国内研究
目前，中国的FLEXBOT多工位智能康复机器人，是由前璟集团与章和电气合资开的一所公司研发而制，该机器人针对脑卒中、颅脑损伤、脊髓损伤等患者来进行辅助康复治疗，如图11所示。该机器人给病患提供了一个下肢康复训练的平台，通过在神经可塑性的原理基础上来进行重复辅助训练，这样可以让使用人群通过脑运动功能将可塑性训练到最好的效果，而且还能精准的分析和模拟普通健康的人的行走状态，并在下肢康复训练中得到一个良好的应用，从而来使下肢步行功能辅助治疗达到更好的一个康复。经过在多功能的循序渐进的治疗下，最终可以有效的帮助这些病患再一次掌握行走运动的技能。
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图11 多体位智能康复机器人
北京雷海科技有限公司开发的截瘫步行器是基于“交替步态康复机”的基础上缓缓起步的。如图12所示，经过多次的不断改善设计和样机的不断重新尝试和研制，产品设计在现在看来慢慢变得成熟起来。这项截瘫步行器的设计开发代替步行的器具给截瘫人群穿在身上。这属于外骨骼的一种构造上的模式，而且在步行机构的驱动下，病患可以自己迟缓地走，或者和跑台来进行配合性的辅助康复训练，然而有一个特定的要求，就是使用的病患要具备相应的下肢的一个支撑的能力才行。
目 录
1 绪论 ...... 1
1.1 研究背景 1
1.2 研究意义 1
1.3 国内外研究现状 2
1.3.1 国内研究 2
1.3.2 国外研究 3
1.4 本课题主要工作 4
2 辅助行走康复小车设计方案 4
2.1 研究辅助行走康复小车对使用人群的问题 5
2.2 研究辅助行走康复小车对使用环境的问题 5
3 辅助行走康复小车的控制设计 6
4 辅助行走康复小车的系统结构设计 7
4.1 小车四轮的设计 7
4.2 小车驱动方式设计 7
4.3 小车驱动电机设计 8
4.3.1 小车驱动电机的类型选择.. 8
4.3.2 小车电机的确定 9
4.4 小车联轴器的分析及选择 11
4.5 小车离合器的分析及选择 11
4.6 小车重要的零件设计 11
4.6.1 小车驱动轮传动的设计 11
4.6.2 小车换向的设计..... 12
4.6.3 小车转轴的设计 12
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4.7.1 小车驱动部分的设计 13
4.7.2 小车非驱动部分的设计 14
4.8 小车操纵结构和座板的设计 ..14
4.8.1 小车操纵结构的设计 14
4.8.2 小车座板的设计 .14
5 辅助行走康复小车的模型设计图 15
6 辅助行走康复小车的模型建立 15 7 辅助行走康复小车的硬件结构 18
7.1 电压转换结构 18
7.2 信号结构 20
总结 22
致谢 23
参考文献....24
1 绪论
1.1 研究背景
在科技发展的快速崛起之下，人口的不断迅速增长，老龄化人群占据的比例趋向也在逐渐上升。根据调查显示，目前我国老龄化所占比例达到了16.7%，其中，行走能力丧失，身体运动受到了限制的老年人，他们这一特殊群体所占的比例不容小觑，达到了约老龄化总数的一半。另外，在我国，残疾患者的总数也已经达到了大概有8499万人群，估算约占中国总人口的比例的6.19%。其中，运动功能受到限制的残疾人的比例约占四分之三。为此，辅助行走康复小车的设计就能够有效便捷的帮助这些弱势群体，成为他们的“再生双脚”，让他们在生活中能够方便行动，不在为行动上的问题而苦恼。
1.2 研究意义
为了帮助老年人以及残疾人等弱势群体他们解决行走不便的问题，设计开发组的人员研发出帮助行走用具，即给使用者以辅助作用。该辅助用具能够帮助支撑他们自己的体重，并且能够保持平衡以及带动他们进行行走，这个在医学界上称之为助行器。助行器有各种各样的种类，如果根据结构以及功能来分有动力式助行器、无动力式助行器和功能性电刺激助行器。其中无动力式助行器又包括助行杖和助行架，这种相对而言较为方便简单；助行杖有手杖、腕杖和臂杖；助行架有轮式和轻型步行式，目前市场上常见的是轮式，以两轮和四轮为诸多。不过，在这些器具当中，每一种功能的不一样，从而导致他们的支撑性以及其所带来的稳定性都有着很大的差别。所以，这些器具并不是均适用于老年人。人上了年纪，就会有其特有的心理特点，而且在生理构造上也会发生相应的变化，比如肌肉的萎缩等等，他们的身体各项功能都会随着年龄的增长而下降，从而导致他们的运动功能也随之退化。最为重要的是，老年人的反应慢，他们的头部思维能力退化，细胞衰老，身体协调跟不上，动作缓慢。这些都是阻碍老年人行动自如的原因。据调查，老年人容易造成身体上的损伤，大概约有49%是由于在行走过程中因脚步不稳而导致的，严重时甚至可能会触发到其他疾病的发生。生活行动上的不便带来的种种困扰，会导致老年人对于自由活动更加的渴望。所以，针对老年人等行走不便的弱势群体设计辅助行走康复小车就会显得非常之重要了。
现在市面上也有不少的辅助型康复器具，但是在灵活性上还有待提高，一些康复器具并不能在不同的地面得到有效的辅助，从而就会让使用人群受到一方面的限制。因此，在辅助行走康复的技术领域上，就需要我们有效的解决这些问题，从而帮助这些弱势群体不受行动上的困扰。
1.3 国内外研究现状
1.3.1 国内研究
目前，中国的FLEXBOT多工位智能康复机器人，是由前璟集团与章和电气合资开的一所公司研发而制，该机器人针对脑卒中、颅脑损伤、脊髓损伤等患者来进行辅助康复治疗，如图11所示。该机器人给病患提供了一个下肢康复训练的平台，通过在神经可塑性的原理基础上来进行重复辅助训练，这样可以让使用人群通过脑运动功能将可塑性训练到最好的效果，而且还能精准的分析和模拟普通健康的人的行走状态，并在下肢康复训练中得到一个良好的应用，从而来使下肢步行功能辅助治疗达到更好的一个康复。经过在多功能的循序渐进的治疗下，最终可以有效的帮助这些病患再一次掌握行走运动的技能。
/
图11 多体位智能康复机器人
北京雷海科技有限公司开发的截瘫步行器是基于“交替步态康复机”的基础上缓缓起步的。如图12所示，经过多次的不断改善设计和样机的不断重新尝试和研制，产品设计在现在看来慢慢变得成熟起来。这项截瘫步行器的设计开发代替步行的器具给截瘫人群穿在身上。这属于外骨骼的一种构造上的模式，而且在步行机构的驱动下，病患可以自己迟缓地走，或者和跑台来进行配合性的辅助康复训练，然而有一个特定的要求，就是使用的病患要具备相应的下肢的一个支撑的能力才行。
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