吉林大学学报(工学版) ›› 2016, Vol. 46 ›› Issue (5): 1532-1539.doi: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb201605022

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臂式站起运动康复训练机械结构设计及分析

刘坤1, 叶明1, 李超1, 闫鹏飞1, 刘晋侨2   

  1. 1.吉林大学 机械科学与工程学院,长春 130022;
    2.西安交通大学 机械工程学院,西安 710049
  • 收稿日期:2015-06-12 出版日期:2016-09-20 发布日期:2016-09-20
  • 作者简介:刘坤(1981-,男,副教授,博士.研究方向:下肢智能康复训练设备.E-mail:kunliu@jlu.edu.cn
  • 基金资助:
    国家自然科学基金项目(81101138); 中国博士后科学基金项目(2011M500601); 吉林大学研究生创新研究计划项目.

Design and analysis of an arm mechanical structure or sit-to-stand rehabilitation training

LIU Kun1, YE Ming1, LI Chao1, YAN Peng-fei1, LIU Jin-qiao2   

  1. 1.College of Mechanical Science and Engineering, Jilin University, Changchun 130022, China;
    2.School of Mechanical Engineering, Xi'an Jiaotong University, Xi'an 710049,China
  • Received:2015-06-12 Online:2016-09-20 Published:2016-09-20

摘要: 通过建立人体运动生物力学模型研究了健康人体站起运动轨迹,设计了多自由度臂式下肢康复训练机械结构并对其进行了有限元分析与优化。通过实验研究了人体站起过程中各关节部位的角度变化,为下肢康复训练设备控制提供了参考。分析结果表明,对人体运动生物力学模型的研究和实验所得的数据能够对下肢智能康复训练方法提供有效参考,而本文所设计的机械结构符合使用环境下的力学性能要求,并且具有质量轻、占地少和成本低等优点,适于临床应用和产品化推广。

关键词: 机械设计, 生物医学工程, 下肢运动康复训练, 结构优化

Abstract: In this paper the Sit-to-stand (STS) trajectory of health persons is researched. First an STS biomechanics model is established. Then, the mechanical structure of a lower limb rehabilitation training robot with several degrees of freedom is designed and optimized. Finally, each joint angle in the STS process is assessed by experiment and is used to instruct the control of the designed lower limb rehabilitation training robot. Experiment results show that the STS biomechanics model can provide effective reference for the lower limb rehabilitation training. The designed mechanical structure conforms to the mechanical performance requirements with light weight, less space occupation, low cost. Therefore, it is suitable for clinical application and product promotion.

Key words: mechanical design, biomedical engineering, lower limb movement rehabilitation training, structure optimization

中图分类号: 

  • TH122
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