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[学位]

基于3D打印技术的柔性手功能康复外骨骼

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Author:

AHMED ZUBAIR (AHMED ZUBAIR.)

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学位论文库

Abstract:

中国是慢性疾病、脑卒中的高发地之一。慢性疾病、脑卒中带来的损伤极有可能阻碍手部功能正常运转,极大地限制人们的日常活动并降低人们的生活质量。手部由于神经系统复杂,受损后回复较慢。现有的外骨骼康复机器人需要与人手关节转动中心重合,可能会对患者手部造成二次伤害。为了可以安全、自主、方便地治疗患者,降低康复治疗的成本,提高患者的生活质量,本文设计制作了一种柔性手功能外骨骼机器康复人驱动执行器。本文的主要研究内容如下:
首先分析了现有的康复技术及柔性康复机器人,通过对比3D打印技术和硅胶模型制造技术的优缺点,提出基于3D打印技术的柔性气动康复外骨骼机器人,仅依靠气动驱动,从源头解决了机器人与人手关节不重合的问题,并进行了详细的设计,确定关键技术,明确本文的研究思路。
其次着重分析了人手的解剖学结构、运动学分析、力学分析以及脑卒中患者手部特点,使驱动装置更适合于布置在人手上,并满足脑卒中患者手功能康复运动过程中需要的运动范围、力学特性。针对设计的三维模型,考虑驱动器物理特性和材料的力学性能,分别用SolidWorks和ABAQUS进行模拟仿真,以优化该驱动器的物理结构。
然后在分析现有的增材制造技术的基础上,综合考虑成本和驱动效果,选择NinjaFlex材料进行制作,该材料是用FDM成型技术打印的,桌面级打印机就可以满足打印要求,成本低。制作的原理样机表明该材料能够满足气密性和强度要求。
最后,基于以上内容,本文对驱动执行器进行了性能测试,包括不同压强下的弯曲角度实验、驱动力实验以及手部穿戴效果展示,结果表明该驱动执行器能够较好地实现驱动患者手指弯曲的功能,满足设计要求。

Keyword:

气动 柔性机器人 手部康复 有限元仿真

Author Community:

  • [ 1 ] 西安交通大学机械工程学院

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Basic Info :

Degree: 硕士

Mentor: 李敏

Year: 2018

Language: Other

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WoS CC Cited Count: 0

30 Days PV: 8

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