康复护理机器人床机械系统的设计与研究

来源 :上海工程技术大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:matianxiang87
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世界上绝大多数国家都已经步入老龄化阶段,和其他国家相比,我国的老龄化进程更快、老龄人口更多、比例更大、而且主要分布在农村。随着我国老龄化社会的快速发展将会有越来越多的老年人因生病,偏瘫,心脑血管疾病等导致长期卧床不起,并由此引发褥疮等并发症,因此注意增加对老年人的身体护理和肢体锻炼显得尤为重要。每天定期为老人做背部护理或者进行背部翻身,可以避免褥疮的发生,按照老人养生的做法对老人的肢体进行有针对性的锻炼可以提高老人自身的身体机能,减少生病的次数。本文设计的康复护理机器人床主要是面向老年人和行动不便的特殊人群使用,主要包括:支背机构、翻身机构、保护机构、升降机构、曲腿机构,并针对这五大功能机构模块建立三维模型,并对各机构进行动力学分析;确定各功能模块机构中各杆件的尺寸、转动角度及受力分布;对各机构按照矢量关系式列出方程组求出各杆件的位移、角位移、速度、角速度、加速度、角加速度随时间变化的函数关系表达式;函数表达式求解完成后并对机构中的重要零部件用ANSYS软件进行应力应变分析,根据分析得到的数据进行强度和刚度设计,不仅要满足实现功能要求还要做到最优化设计。支背机构主要是由摇杆滑块机构和支背床框组成,通过摇杆滑块把电机的输出力传递给支背框来实现支背功能。保护机构是由一对圆锥直齿轮和连杆机构串联组合而成,使用一对互相啮合的圆锥直齿轮可以实现两个不在同一空间平面的机构成90~?运行,且结构简单,运行稳定。曲腿功能的实现是通过摇杆滑块机构串联平行四边形机构,这样的机构形式可以满足大角度范围的曲腿活动。升降机构是采用两个对称布置的双摇杆机构组成,通过对双摇杆机构的优化设计,升降机构的连杆末端运动轨迹近似直线。本文研究的内容主要包含:康复护理机器人床机构设计、康复护理机器人床的机构综合分析、优化和康复护理机器人床关键零部件有限元分析;康复护理机器人床机构设计包括支背机构设计、保护机构设计、曲腿机构设计、升降机构设计;对康复护理机器人床机构的综合分析和优化主要包括支背保护机构、升降机构、曲腿机构。
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