便携式膝关节康复智能轮椅结构设计与分析

目的 为解决目前膝关节康复设备便捷性差、医疗成本高、普适性不强等问题,该文设计了一种便携式膝关节康复智能轮椅。方法 通过对膝关节结构与康复机理分析,设计电推杆驱动式康复机构,采用模块化思想设计多功能模块,搭配STM32单片机,实现车体与各功能模块的控制,利用SolidWorks软件建立三维模型,结合Adams和Ansys仿真软件对膝关节康复机构及核心零部件进行运动学与静力学分析。最后,搭建实物样机对实际使用性能进行验证。结果 经实物样机测试得出,膝关节摆杆实际角度为15.1°~88.9°,摆杆角速度为-7.9~8.1°/s,摆杆角加速度为-4.2~1.6°/s~2,电动推杆推力范围为-82.6~153.1 N,载荷踏板最大形变量约为1.7 mm,腿托最大形变约为1.5 mm。结论 膝关节康复式智能轮椅能够满足各项设计功能,实际性能符合设计准则,验证了结构设计的合理性与可行性。

一种可供踝关节康复训练的智能轮椅设计

目的 针对目前下肢康复训练设备适配性、训练效果不佳的现状,设计一种可供手术患者、脑血栓患者及下肢残疾人士踝关节康复的智能辅助轮椅。方法 通过对人体踝关节结构和运动特性进行分析,设计踝关节康复机构的整体结构,搭配STM32F103单片机设计控制电路;基于CATIA软件建立三维模型,结合Adams仿真软件搭建平台进行动力学分析;利用ANSYS软件,对辅助轮椅核心零件进行静力学分析,验证结构设计的可行性;选型、装配并搭建实物样机,对实体样机的各项功能与实际性能进行测试。结果 通过仿真分析,踝关节康复机构符合设计标准。实际踝关节纵向可翻转角度为-24.6°~13.5°,横向翻转角度为-19.6°~19.5°,踝关节翻折速度为5.8~6.7°/s,踝关节扭动速度约为7.6°/s,踝关节翻折运动扭矩约为20 N·m,外展运动所需扭矩约为17.2 N·m。结论 该踝关节康复智能辅助轮椅可实现行走、升降、智能辅助等功能。通过仿真分析及实验测试,轮椅的各项功能均可实现,各项参数指标均符合设计标准,验证了多功能踝关节康复轮椅设计的安全性与合理性。