康复医疗下肢外骨骼电机选型与减速器设计开题报告

 2023-12-07 02:12

1. 研究目的与意义

在2014年年末我国65周岁及以上人口数首次突破了10%,这意味着我国已经步入老年化社会,出于社会对老龄化的关注,旨在为老年人提供日常生活活动辅助的非医用下肢外骨骼机器人也开始受到了关注。随着生活水平不断地改善,交通工具种类多,各类交通事故频发,致使因事故致残的患者数量越来越多。为了进行术后的康复行走训练,下肢外骨骼机器人也体现了它的医用价值。同时具有难度的意在设计出更加舒适便捷和安全的下肢外骨骼机器人项目,激发了研发人员的兴趣。 因为传统的肢体功能障碍康复治疗主要依赖治疗师的个人经验与技巧,所以康复治疗过程所需的时间和人力成本过大。下肢康复机器人的存在显得尤为重要,通过将自动化技术引入医疗康复领域,可有效改善传统康复治疗中的人力成本高、效果不明等缺陷,实现辅助外骨骼自由,帮助他们保持独立和维持良好的生活质量。使患者能够早日康复,对于康复机器人的研究有内在的实际需求以及重要的现实意义。

2. 课题关键问题和重难点

关键问题

1、选择电机的原则是电机性能满足生产机械要求的前提下,优先选用结构简单、价格便宜、工作可靠、维护方便的电机。对于本课题下肢康复机器人来说,因其运动精度要求较高,液压与气压的方式受环境影响较大且定位精度及稳定性难以保证故选用能量传递方便、机械效率和控制精度高的电机方案较为合适,接着需要确定电机的型号、功率和转速等。

2、设计减速器包括对轴系结构设计计算和传动支承部件结构设计,通过已知数据完成电机选型、传动比分配、各传动轴的转速和转矩。在此基础上对减速器各方面参数进行校核对比并通过动力学仿真初步设计,做到边绘图、边计算、边修改。

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3. 国内外研究现状(文献综述)

1、引言

近年来由于人类对自然资源的过度使用,自然环境的破坏严重,也在一定程度上增加了肢体障碍患者的数量。随着现代医学技术的进步,手术成功率不断提高,患者术后康复成为新的关注焦点。以患者需求为本,最大可能地恢复其身体状态和运动机能是康复的首要目的。然而我国康复医疗技术仍处于发展初期,部分患者的康复需求大,但康复机构少、规模小、康复设备研发落后,这种状况都是康复尖端技术研发的动力。综上,康复下肢外骨骼机器人的发展成为必然趋势。

2、国内外研究现状

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4. 研究方案

1、电机选型

下肢康复机器人的电机选型十分重要,电机动力的大小是否满足实际要求直接影响着整个步态过程。对于起动、制动无特殊要求的连续运行的生产机械一般选择的驱动负载类型为交流电机,因为考虑到摩擦、外负载以及各种未知因素的影响,选定的电机额定功率值应比计算的估计值大。但同时考虑到在不同康复阶段的机器人对电机的使用状况不同,电机功率也不适合选择过大,大功率电机伴随着尺寸和重量的增加,会影响机器人的整体重量。在电动机能够胜任生产机械负载要求的前提下,最经济最合理地决定电动机的功率。电动机的额定电压的选择,取决于电力系统对该企业的供电电压和电动机容量的大小。一般低电压网为380v,故额定电压为380v。在额定工作方式下算出额定转速,提供了负载类型、电机的额定功率、额定电压、额定转速便可以将电机选择好。若已知康复医疗下肢外骨骼的阻力f,圆周速度v可算出pw,由pd查表得电动机型号。

2、减速器设计

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5. 工作计划

2023.1.2~2023.1.15 完成译文翻译,查阅文献,提交英文翻译给指导老师批阅。英文翻译经指导老师批阅合格并确认后,译文和原文均上传至“毕业设计管理系统”,译文封面用标准模板。完成开题报告并上传毕设网。2023.1.16~2023.2.5 指导老师审核开题报告,开题报告封面用标准模板且经指导老师批阅合格并确认后,根据指导老师意见完成修改。对论文整体有个初步思考方向。2023.2.6~2023.3.19 按照开题报告的方案,开始毕设课题的计算及设计。完成电机选型。2023.3.20~2023.3.26 在“毕设网”上完成“中期检查报告”的填写,指导老师完成中期任务的审核。用画图软件对减速器进行零件图设计并完成减速器的装配草图。2023.3.27~2023.4.23 完成设计图纸,修改完善。完成减速器的装配图。2023.4.24~2023.5.6 完成“毕业设计报告(论文)”的撰写、论文检测,上传毕设网,指导老师评阅、成果验收,规范化检查,最后修改确认。2023.5.6~2023.5.12 答辩,存档,全部工作结束。

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