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康复机器人的临床应用与发展前景.doc
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康复机器人的临床应用与发展前景.doc
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摘 要
康复机器人技术则是近年来迅速发展的一门新兴机器人技术,是机器人技术在医学领域的新应
用;目前康复机器人已成为国际社会研究的热点之一。本课题主要研究的基于姿态控制步态康复训
练系统的设计。
本文介绍了下肢康复机器人国内外发展现状和应用情况,进行了步态训练机器人的总体方案设计、
结构设计,和总体控制方案设计等;对步态训练机器人进行三维建模,并对重要零件进行校核。本
步态训练机器人共有7个自由度,其中每一条机械腿上有3个关节(3个自由度)模仿人体腿上的踝关
节、膝关节、髋关节和一个用于减重的减重系统(包括1个自由度)。此系统能用于脑损伤、中风等
病人的步态康复训练,帮助病人更好地进行康复训练,减轻他人的帮助,挺高效果。
关键词:康复训练;机器人;步态
Rehabilitation robot for clinical application and
development prospect of ABSTRACT
The rehabilitation robot technology is a new robot technology developed rapidly recently, which is a new
application in medical fields of robot technology. Currently the research on rehabilitation robot has been
one of the focuses in the International Society. The rehabilitation robot technology is a synthesis of many
subjects, which covers mechanics, electronics, control and rehabilitative medicine and so on; it has been a
typical representation of the mechatronics research. The main research of this paper is based on the attitude
control gait rehabilitation training system design.
In this paper, lower extremity rehabilitation and development of robot applications at home and abroad, a
gait training robot's overall programme design, structural design, design and overall control; gait training
on the robot for three-dimensional modeling, and important parts to check. The robot gait training has a
total of seven degrees of freedom, each of which a mechanical leg joints have three (3 DOF) to imitate
human leg ankle, knee, hip and a weight relief for weight relief system (including a degree of freedom).
The system can be used for brain injury, stroke, and to help patients better rehabilitation training, and
meets.the needs of different groups of people.
Key Words: rehabilitation training; robot; gait
目 录
摘 要..............................................................2
ABSTRACT............................................................3
目 录.............................................................4
第 1 章 绪论......................................................5
第 2 章 大腿假肢的概述.............................................7
2.1 假肢的基本知识 .............................................................................................................7
2.2 大腿假肢的分类 .............................................................................................................7
2.3 假肢制造的主要材料 .....................................................................................................8
第 3 章 大腿假肢的工作原理..........................................11
3.1 假脚与踝关节部件 .........................................................................................................11
3.2 大腿假肢的膝关节机构 .................................................................................................12
3.2.1 人在行走中及其他活动中膝关节运动性能的要求 .........................................13
3.2.2 常用的大腿假肢膝关节机构 .............................................................................13
3.2.3 膝关节机构的分类 .............................................................................................14
3.3 大腿假肢的接受腔 .......................................................................................................15
3.3.1 传统的插入式接受腔 .......................................................................................15
3.3.2 四边形全接触式接受腔 ...................................................................................15
3.3.3 ISNY 接受腔 ......................................................................................................16
3.3.4 CAT-CAM 接受腔 ................................................................................................16
3.4 悬吊装置 .......................................................................................................................17
第 4 章 大腿假肢的生物力学和制作方法..............................18
4.1 大腿假肢生物力学 .......................................................................................................18
4.1.1 坐骨承重大腿假肢 ...........................................................................................18
4.1.2 坐骨包容式大腿假肢 .......................................................................................23
4.2 大腿假肢的制作方法和步骤 .......................................................................................25
4.2.1 全接触式坐骨承重大腿假肢的制作 .................................................................25
4.2.2 坐骨包容式接受腔的制作 ...............................................................................29
第 5 章 大腿假肢未来的发展趋势......................................33
第 6 章 结论.......................................................34
谢 辞.............................................................35
参考文献...........................................................36
附 录.............................................................37
F.1 英 文 翻 译 .................................................................................................................37
第 1 章 绪论
有史以来,随着人类社会的进步,对失去的东西进行补充,对弱的东西进行增强,从这个意义
上说,假肢作为截肢者的必需品,是一直被人们苦心钻研的。
使用假肢的最早记载是希腊历史家 Herodotlis 所记录的以下的事实:公元前 848 年,比利时军
人 Hegistatu 被俘虏,当听到宣判死刑时,他自己截断了自己的下肢,以后又装了木制假肢,作为
一个寓言家又再次活跃起来。在欧洲一些历史博物馆内可以看到 15 世纪的假肢,当时的假肢是由制
造铠甲的武器制造者制作,所以这些假肢都是由铁材料制成的。17 世纪才开始用木材制作假肢的接
受腔,用金属制作假肢的膝关节,完成了假肢的一次大飞跃。这种方法在 1839 年传入美国,自然
成了美式木制假肢发展的母体。南北战争的伤员 Harger 根据自己的经验,采用橡胶制的缓冲垫放在
踝关节处,这就是今天后缓冲器的雏形。
第一次世界大战中,德国战伤者中约有 6.9 万人成为了截肢者,这些人的社会康复问题刺激的
德国假肢行业的发展。第二次世界大战后,美国、苏联、日本的假肢行业得到了很大发展,相继成
立了假肢研究所、假肢工厂、职业辅导所等机构。随着工业的发展,采用合金、塑料等新型材料成
功研制了各式现代假肢。而且在材料学、工程学发展的同时,在人体生物力学的启示下,提出了假
肢解剖学适合和动态、静态对线这两大假肢装配的基本理论,使假肢作为一门学科有了长足的进步。
我国假肢基础薄弱。解放前在上海、北京等大城市有英国和美国开办的假肢装配室,东北有日本人
开办的假肢作坊,另外少数城市有私人开办的小作坊,比如北京的“万顺”上海的“天工”,他们主要为
上层人士服务,平民一般无权问津。此时的假肢以皮革、铝材为主,属于传统假肢,功能不佳。解
放战争时期,人民政府为了适应革命残废军人的需要,先后在华北、东北、华东解放区建立了假肢
厂,其中第一所公立假肢厂于 1945 年由晋察冀边区政府在张家口建立,解放后,特别是 1958 年以
后,陆续在全国各省建立了假肢工厂,初步形成了假肢装配网。
随着 1959 年赴苏联考察组归来举办培训班,传达了苏联假肢装配的理论,促进了假肢装配的
生理认识。在此基础上 1964 年内务部组织了对假肢的统一设计,为标准生产做好了准备。
在 70 年代我国假肢行业出现了新变化,很多新产品得以投入使用。如液压腿、尼龙骨架式大腿
假肢、静踝假脚、骨骼式假肢等,都显示了假肢的新进展。
1979 年以后,随着对外开放,引进了许多具有国际先进水平的假肢结构和装配工艺,使我国的
假肢业有了一次新的飞跃,具体表现在以下几个方面:
(一)假肢的结构、种类的更新:
1、膑韧带承重小腿假肢的推广应用;
2、全接触式小腿假肢的装配;
3、骨骼式大腿假肢的研制;
4、聚氨酯假脚的研制成功。
(二)假肢接受腔材料工艺的改进
传统假肢的接受腔是用皮革、铝板、木材等制造,很难与残肢吻合,外型也不美观。近年在工
艺、材料上有较大突破。普遍采用了科学的取型方法,在修好的石膏阳型上采用抽真空成型工艺,
材料则使用丙烯酸树脂或不饱和聚脂,以涤纶纤维和玻璃纤维增强,由于这种工艺和材料的应用,
才能制造出先进的全接触式假肢。
(三)假肢装配工具的科学化
近年来引进了西德的承重取型架、动态对线仪、组装仪。国内还研制了“大腿选位器”、“下肢对
线调节仪”等。在先进装配理论的指导下,使用专门的器械,对科学的装配假肢迈出了可喜的一步。
(四)向综合康复迈进:
装配假肢仅仅是截肢者康复的一部份,近年来不仅在理论上统一了认识,而且许多假肢制作单
位多开设了康复门诊、理疗、体疗、功能训练等项目,配合假肢的装配。各个医院也相继设立了义
肢矫形科,这就把截肢者的综合康复向前推进了一大步,从而使假肢的功能得到更好的发挥。把假
肢纳入综合康复的范畴,应当说,这是假肢概念的一大改变。
本文分三个部分叙述了大腿假肢,第一部分简单写了大腿假肢的一些相关的基本知识;第二部
分描写了大腿假肢的工作原理;第三部分描写了大腿假肢的制作方法等,本文重点论述了大腿假肢
的工作原理和制作步骤,让人们更好的了解大腿假肢的知识,并且掌握一些基本的制作方法。
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omyligaga
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