下肢康复机器人机械结构设计_贾子震.pdf

2024年第24期MACHINECHINA工业设计

下肢康复机器人机械结构设计

贾子震石宇萌姚德鑫陈雨飞

（南通理工学院机械工程学院江苏南通226000）

摘要：为了帮助下肢运动功能障碍者进行康复训练，本文设计了一款下肢康复机器人，辅助下肢进行步态训练和恢复

运动功能。本文进行了髋关节、膝关节、踝关节等结构设计，设计的下肢康复机器人能够满足下肢关节的康复需求。

并基于有限元软件进行了下肢康复机器人的静力学分析，结果表明下肢康复机器人的结构和材料选用满足设计要求。

关键词：下肢康复；步态训练；有限元分析；机器人

所示。关于解剖学的三面三轴有如下描述：（）额

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0引言

状面，又称冠状面，将人体划分为前、后两个部分，

随着全球人口老龄化的加剧，老年人因各种原法线为矢状轴，关节在此平面内的运动称为内收外

/

因（如中风、骨折、关节炎等）导致下肢功能障碍展；（）矢状面，将人体划分为左、右两个部分，法

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的比例不断上升。这些患者需要进行长期的康复训线为额状轴，关节在此平面内的运动称为前屈后伸；

/

练来恢复下肢功能，提高生活质量。因此，开发一（）水平面，可以将人体分为上、下两部分，垂直

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种能够辅助患者进行下肢康复训练的设备成为迫轴为此平面的法线，关节在此平面内的运动称为内

切需求。传统的下肢康复方法主要依赖于物理治疗旋外旋。人体下肢骨骼结构主要由髋关节、膝关节

/

[1]

师的手动操作，这不仅需要大量的人力资源，而且和踝关节，以及与这三个关节相连的系列骨骼构成。

治疗效果受到治疗师经验和技能的影响。此外，由下肢的活动依赖于这些关节的协同运动，它们共同

于患者个体差异较大，传统的康复方法难以提供个实现了人体的站立、行走、跳跃等功能，展现了人

[2]

性化的治疗方案。因此，开发一种能够根据患者个体运动系统的精妙与复杂。

体差异进行定制化治疗的下肢康复机器人具有重要从人体下肢步态的分析来看，需要考虑髋关节、

意义。膝关节及踝关节在矢状面与冠状面的运动情况[3]。以

此为依据，并参考医学康复相关文献，对单侧下肢康

1下肢运动分析

复运动机器人的机械结构设计了个自由度。其中，

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为了实现机械