[发明专利]一种卧式下肢康复训练机器人设计方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种康复机器人仿真设计方法，具体涉及一种卧式下肢康复训练机器人设计方法，属于智能电子产品技术领域。

背景技术

近些年康复医学理论的飞速发展，各类有关运动训练的康复理论如雨后春笋般出现，在这些理论的推动下，肢体训练机器人成为了医学康复研究中一个研究的热点，但肢体康复训练机器人的设计不同于常见机械机构设计，它是多门学科的一个综合，它涉及到机械学、电子学、康复医学等许多学科领域；现有的康复机器人现状种类广泛，数量众多，但仍存在一些遗留的问题，市面常见上的一些康复训练器产品较多，训练效果还比较理想，但其多为固定轨迹，当不同体型和性别的人群使用时，身体可能会产生不舒服的感觉，同时还会带来运动训练效果下降的现象，并且大部分康复训练器产品的轨迹只是简单的固定轨迹，没有与人体步态轨迹相符合。

发明内容

（一）要解决的技术问题

为解决上述问题，本发明提出了一种卧式下肢康复训练机器人设计方法，通过对人体肢体状况和普通成年人的行走步态轨迹分析，来确定合适患者训练的目标轨迹，更好地使患者进行康复训练，以达到预期的训练效果。

（二）技术方案

本发明的卧式下肢康复训练机器人设计方法，包括以下步骤：

第一步：对国内外的康复机器人进行了介绍分析，了解现有产品的的特点和不足之处，针对性的提出自己的方案目标，通过分析人体的身体构造以及普通人正常行走的实验，探讨脚步在平面内划过的轨迹，并结合患者或老年人的实际情况，得出所要实现的目标轨迹，进而根据轨迹确定一个可变尺寸可变轨迹的四杆机构，整体机构使用简单，机器人通过曲柄的转动就可以实现人体的步态轨迹，完成患者的康复训练；

第二步：根据目标轨迹求得各个杆件的基本尺寸，并对连杆机构和腿部建立了运动学和动力学模型，使用Pro/E软件对卧式下肢康复机器人建模，进行初步的仿真，结果证明通过改变架尺寸可以有效地达到改变目标轨迹的效果；通过Adams对机构的仿真，求出各个尺寸变量对其轨迹改变的敏感值，通过敏感值进一步优化调整机构，使其能更好的完成任务；

第三步：重新建立模型，通过利用ADAMS中的虚拟样机技术对人及系统进行仿真，分析在一个曲柄运动周期中，机器人两个可调整杆件的变化对输出轨迹的影响以及下肢关节的运动规律，探讨曲柄和直线电机受到的反作用力矩和反作用力的情况，为下肢康复训练提供初步的训练方案。

（三）有益效果

与现有技术相比，本发明的卧式下肢康复训练机器人设计方法，通过对人体肢体状况和普通成年人的行走步态轨迹分析，来确定合适患者训练的目标轨迹，更好地使患者进行康复训练，以达到预期的训练效果。

具体实施方式

一种卧式下肢康复训练机器人设计方法，包括以下步骤：

第一步：对国内外的康复机器人进行了介绍分析，了解现有产品的的特点和不足之处，针对性的提出自己的方案目标，通过分析人体的身体构造以及普通人正常行走的实验，探讨脚步在平面内划过的轨迹，并结合患者或老年人的实际情况，得出所要实现的目标轨迹，进而根据轨迹确定一个可变尺寸可变轨迹的四杆机构，整体机构使用简单，机器人通过曲柄的转动就可以实现人体的步态轨迹，完成患者的康复训练；

第二步：根据目标轨迹求得各个杆件的基本尺寸，并对连杆机构和腿部建立了运动学和动力学模型，使用Pro/E软件对卧式下肢康复机器人建模，进行初步的仿真，结果证明通过改变架尺寸可以有效地达到改变目标轨迹的效果；通过Adams对机构的仿真，求出各个尺寸变量对其轨迹改变的敏感值，通过敏感值进一步优化调整机构，使其能更好的完成任务；

第三步：重新建立模型，通过利用ADAMS中的虚拟样机技术对人及系统进行仿真，分析在一个曲柄运动周期中，机器人两个可调整杆件的变化对输出轨迹的影响以及下肢关节的运动规律，探讨曲柄和直线电机受到的反作用力矩和反作用力的情况，为下肢康复训练提供初步的训练方案。

上面所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的构思和范围进行限定。在不脱离本发明设计构思的前提下，本领域普通人员对本发明的技术方案做出的各种变型和改进，均应落入到本发明的保护范围，本发明请求保护的技术内容，已经全部记载在权利要求书中。