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四肢康复运动椅的设计与建模

2017/3/13    来源:互联网    作者:于开迪  尹乐      
关键字:康复运动椅  设计  建模  肢体运动  
为满足脑瘫患者和老年人的康复锻炼需要,通过对肢体运动特性分析,设计了一种能够使残疾人腰部、腿部、手部进行康复治疗的运动椅。根据康复运动椅的功能要求和人机工程学原理,借助Solidworks软件建立了各部分的三维模型并进行了总体结构装配。康复运动椅功能多样,适用于不同人群进行康复锻炼。

    作为下肢残障者和老年人的代步工具,轮椅的种类较少、功能单一。普通轮椅只具有代步功能,使用者肢体得不到有效运动与锻炼,对肢体康复锻炼很不利。康复轮椅种类较多,但具有代步和康复两用功能的轮椅种类较少。基于人机工程学,设计了一款代步/康复两用轮椅,以满足肢体残障者和老年人使用轮椅进行康复锻炼的需要。利用S ol i dwor k s软件对康复轮椅进行三维建模和结构装配,优化了设计参数,从而有效降低产品的开发成本、缩短开发周期。

    1 整体设计分析

    四肢康复运动椅的运动必须符合人体运动学的基本规律,以保证人体四肢正确的运动轨迹。坐在四肢康复运动椅上,人的腿部动作主要是类似走路时双腿周期性的伸腿与收腿,使膝关节和两侧的肌肉得到活动和伸展,促进腿部行走功能的恢复。四肢康复运动椅通过传动系统带动升降臂运动,从而带动患者进行蹲起运动,实现人体腰部和下肢骨骼的肌肉康复锻炼。利用弹簧的伸缩设计的手指康复仪器,带动患者手指有规律性地伸-握动作,实现人体手指肌肉的康复训练。

    2 结构设计

    2.1 总体结构

    康复轮椅采用四轮结构,后轮为主动轮,前轮为从动轮。整车由驱动机构、座椅机构、防护装置、肢体运动机构和车架构成。康复轮椅各部分结构根据其功能要求和人机工程学原理进行设计,借助S o l i dwo r k s 软件建立了各部分的三维模型并进行了总体结构装配(如图1)。

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    图1 整体结构图

    2.2 驱动机构

    驱动机构主要包括后轮、齿轮传动机构和链传动机构。

    2.2.1 齿轮传动机构

    为了实现人的站立和坐两种姿势的训练,利用齿轮传动的特性设计出四肢康复运动椅的升降臂结构。齿轮传动机构采用蜗轮蜗杆传动、锥齿轮与普通圆柱齿轮组合的设计方案,结构如图2所示。

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    图2 升降臂机构

责任编辑:张纯子
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