《基于中医反背法的腰部康复机器人仿生设计与分析》作者：郑思远【PDF】

书呆熊

【作者】郑思远；
【导师】牛建业；王旭升；
【作者基本信息】燕山大学，机械工程（专业学位），2024，硕士
【摘要】随着生活及工作方式的转变,腰间盘突出等腰痛病患者的数量日益增多,且呈现出年轻化趋势。经临床证实,中医“反背法”等腰部运动疗法在预防和治疗腰痛病方面发挥着积极作用,因此设计一款能复现“反背法”治疗动作的腰部康复机器人,对于改善人们的生活质量和健康水平具有重要意义。本文从“反背法”康复机理出发,对腰部康复机器人仿生构型设计、理论模型建立以及运动学仿真三个部分展开具体研究。首先,基于人体腰部结构及运动特征,建立“反背法”医生施治动作的多刚体模型并进行动作信息采集试验,从而探究腰部康复过程中反背法的康复机理和医生的运动规律;并基于仿生学及模块化设计理念,结合实际康复需求和临床设计要求,开展中医“反背法”腰部康复机器人仿生构型设计。然后,分别对康复机器人的腰部摇摆机构、柔性顶腰机构和抬升翻转机构进行理论模型的建立。包括计算并验证2UPS+P(2RPS)并联机构的自由度、机构位置关系和一阶影响系数矩阵,并通过分析机构的工作空间和承载力评价其工作性能;建立柔性顶腰机构的曲率变化模型,同时设计一种新型柔性驱动器并建立其静态特性模型,通过试验验证了柔性驱动器理论模型的正确性及其性能的优越性;建立抬升翻转机构的连杆简化模型,并计算机构末端参考点的位置关系。最后,利用ADAMS软件对腰部康复机器人进行运动学仿真,并搭建腰部康复机器人实验平台,进行机器人工作范围测试、腰部摇摆运动试验和腰椎复位力试验,结果表明该机器人能够实现“反背法”的核心康复流程,验证了腰部康复机器人结构设计的合理性和实用性。
【关键词】反背法；腰部康复机器人；并联机构；柔性驱动器；刚柔耦合；串并混联；

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