健身康復(fù)式輪椅設(shè)計(jì)含6張CAD圖
健身康復(fù)式輪椅設(shè)計(jì)含6張CAD圖,健身,康復(fù),痊愈,輪椅,設(shè)計(jì),cad
一、課題來源、研究目的(選題的意義和預(yù)期應(yīng)用價(jià)值)
康復(fù)醫(yī)療是指運(yùn)用物理醫(yī)療手段對(duì)肢體障礙及相關(guān)重癥患者在恢復(fù)階段進(jìn)行的一種輔助性醫(yī)療手段??祻?fù)式輪椅的主要功能是模擬肢體運(yùn)動(dòng)幫助有運(yùn)動(dòng)障礙的人群完成運(yùn)動(dòng)功能的恢復(fù)訓(xùn)練并能幫助無法康復(fù)的人群進(jìn)行肢體運(yùn)動(dòng),促進(jìn)血液循環(huán),減少并發(fā)癥。目前世界上康復(fù)式輪椅的研究處于剛起步狀態(tài),能在市場(chǎng)上銷售的更是少之又少。在國內(nèi)該領(lǐng)域尚處于萌芽狀態(tài),要普及到有需要的人群更是任重而道遠(yuǎn)。康復(fù)式輪椅:采用電動(dòng)或手動(dòng)設(shè)計(jì),在普通代步輪椅的設(shè)計(jì)理念上添加了康復(fù)式理念。讓使用者在實(shí)現(xiàn)代步功能時(shí),完成普通康復(fù)訓(xùn)練。在我國2006 年吳鋒申請(qǐng)專利——“組合式康復(fù)訓(xùn)練輪椅”。
輪椅使用者在生活中一般因?yàn)橥饶_不方便,外出較困難。在非平坦的路面上靠雙手轉(zhuǎn)動(dòng)輪椅太累且不能行走較遠(yuǎn)路程,而且速度較慢。此外長(zhǎng)時(shí)間的使用輪椅會(huì)讓使用者感覺到疲勞。且由于身體的壓迫,血液無法正常循環(huán),更加不利于患者的康復(fù)。
目前市場(chǎng)上的輪椅存在兩個(gè)主要問題:一是國內(nèi)輪椅發(fā)展緩慢,很多國內(nèi)器材商對(duì)使用人群(殘疾人和老年人)的關(guān)注度不高,不愿意花費(fèi)資金研發(fā)更為人性化的輪椅設(shè)備;二是輪椅設(shè)計(jì)大同小異,很多針對(duì)肢體殘疾者的輪椅都是一樣的,只是作為一個(gè)代步工具,對(duì)殘疾人的身體沒有起到很多作用。以上兩個(gè)最大問題導(dǎo)致了我國的輪椅市場(chǎng)是由普通單調(diào)產(chǎn)品和國外進(jìn)口產(chǎn)品組成。國外進(jìn)口的輪椅功能先進(jìn),但價(jià)格極其昂貴。因此,本課題研究設(shè)計(jì)的輪椅應(yīng)以方便使用者為主要目標(biāo),幫助使用者解決生活中遇到的困難,給使用者提供一個(gè)簡(jiǎn)易的康復(fù)醫(yī)療平臺(tái)。本課題本著節(jié)省材料、成本低廉、安全簡(jiǎn)易、效率高的原則,立足于康復(fù)式輪椅的設(shè)計(jì)與研制,完成的基本工作如下:通過對(duì)人體的物理特性調(diào)查取樣分析,為裝置關(guān)鍵部件和試驗(yàn)研究等層面提供了性能依據(jù),在經(jīng)過理論的指導(dǎo)合理的設(shè)計(jì)出機(jī)械裝置的結(jié)構(gòu),主要設(shè)計(jì)包括有驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì),傳動(dòng)設(shè)計(jì),電器控制設(shè)計(jì)等,通過對(duì)各工作部件的設(shè)計(jì),試制出機(jī)械裝置并進(jìn)行模擬試驗(yàn),以求得最佳試驗(yàn)性能參數(shù),進(jìn)而對(duì)健身康復(fù)式輪椅的性能作出優(yōu)化設(shè)計(jì)。查閱有關(guān)國內(nèi)外資料以整體舒適性為主要設(shè)計(jì)目標(biāo),結(jié)合大量的人體機(jī)能標(biāo)準(zhǔn)對(duì)座椅舒適性進(jìn)行研究以方便接下來的設(shè)計(jì)。在對(duì)座椅舒適性理論進(jìn)行歸納總結(jié)基礎(chǔ)上,把舒適性理論運(yùn)用到本課題的輪椅舒適性研究中。設(shè)計(jì)主要包含以下幾個(gè)方面:
降低生產(chǎn)成本,能讓更多的普通患者使用。
二、與本課題相關(guān)的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀(文獻(xiàn)綜述),預(yù)計(jì)可能創(chuàng)新的方面
近幾個(gè)世紀(jì)以來,我們的生活變化相當(dāng)大。我們的生活越來越好,逐漸地走向?qū)儆谖覀冃碌氖兰o(jì)。經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展令我們向往新的生活。聯(lián)合國發(fā)表報(bào)告 ,全世界人口老齡化進(jìn)程正在加快,今后50年內(nèi),60歲以上的人口比例預(yù)計(jì)將會(huì)翻一番 。 由于各種災(zāi)難和疾病造成的殘障人士也逐年增加,他們存在不同程度的能力喪失,如行走、視力、動(dòng)手及語言等。這一特殊群體的醫(yī)療和護(hù)理,將成為經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展的巨大壓力。為了給老年人和殘障人士提供性能優(yōu)越的代步工具,幫助他們提高行動(dòng)自由度,讓他們能參加到健全人的正常生活中區(qū),重新融入社會(huì) , 目前許多國家對(duì) 健身康復(fù)式輪椅進(jìn)行了研究 , 使 健身康復(fù)式輪椅具有記憶地圖、避障、自動(dòng)行走、與用戶交互等功能。
健身康復(fù)式輪椅是將智能機(jī)器人技術(shù)應(yīng)用于電動(dòng)輪椅,融合多種領(lǐng)域的研究,包括機(jī)器視覺、機(jī)器人導(dǎo)航和定位、模式識(shí)別、多傳感器融合及用戶接口等,涉及機(jī)械、控制、傳感器、人工智能等技術(shù)。本文將對(duì)健身康復(fù)式輪椅的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀進(jìn)行總結(jié),并對(duì)關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行分析 ,最后再總結(jié)下健身康復(fù)式輪椅的發(fā)展趨勢(shì)。1986年英國開始研制第一輛健身康復(fù)式輪椅來 ,許多國家投入較多資金研究 健身康復(fù)式輪椅。如美國麻省理工學(xué)院 WHEELESLEY 項(xiàng)目、法國 VAHM 項(xiàng)目、德國烏爾姆大學(xué) MAID( 老年人及殘疾人助動(dòng)器 ) 項(xiàng)目、Bremen Autonomous Wheelchair 項(xiàng)目、西班牙 SIAMO 項(xiàng)目、加拿大AAI公司TAO項(xiàng)目、歐盟 TIDE 項(xiàng)目、 KISS 學(xué)院 TINMAN 項(xiàng)目、臺(tái)灣中正大學(xué)電機(jī)系 LUOSON 項(xiàng)目、我國 863 智 能機(jī)器人 健身康復(fù)式輪椅項(xiàng)目及第三軍醫(yī)大學(xué)外科研究所項(xiàng)目等。由于各個(gè)實(shí)驗(yàn)室的目標(biāo)及研究方法不盡相同 , 每種輪椅解決的問題及達(dá)到的能力不同。
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3、 研究的主要內(nèi)容與可行性分析
此次研究的內(nèi)容旨在設(shè)計(jì)該輪椅的主要機(jī)構(gòu)和總體布局。通過電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng),帶動(dòng)后輪傳動(dòng)軸的運(yùn)動(dòng),使輪椅運(yùn)行;電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的同時(shí)帶動(dòng)傳動(dòng)軸,利用曲柄搖桿原理帶動(dòng)腳踏板擺動(dòng),實(shí)現(xiàn)康復(fù)式運(yùn)動(dòng)功能。該輪椅的主體設(shè)計(jì)中,除了電機(jī)部分,需要采用?PWM 電路控制之外,將大量采用機(jī)械機(jī)構(gòu),包括了齒輪傳動(dòng)、雙搖桿、曲柄搖桿、軸承支承等。之所以采用機(jī)械機(jī)構(gòu)的主要原因是因?yàn)闄C(jī)械結(jié)構(gòu)操作簡(jiǎn)單,維修方便,安全耐用,符合康復(fù)式輪椅的安全、穩(wěn)定經(jīng)濟(jì)實(shí)用的性質(zhì)。本著節(jié)省材料、成本低廉、安全簡(jiǎn)易、效率高的原則,立足于康復(fù)式輪椅的設(shè)計(jì)與研制,完成的基本工作如下:通過對(duì)人體的物理特性調(diào)查取樣分析,為裝置關(guān)鍵部件和試驗(yàn)研究等層面提供了性能依據(jù),在經(jīng)過理論的指導(dǎo)合理的設(shè)計(jì)出機(jī)械裝置的結(jié)構(gòu),主要設(shè)計(jì)包括有驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì),傳動(dòng)設(shè)計(jì),電器控制設(shè)計(jì)等,通過對(duì)各工作部件的設(shè)計(jì),試制出機(jī)械裝置并進(jìn)行模擬試驗(yàn),以求得最佳試驗(yàn)性能參數(shù),進(jìn)而對(duì)健身康復(fù)式輪椅的性能作出優(yōu)化設(shè)計(jì)。查閱有關(guān)國內(nèi)外資料以整體舒適性為主要設(shè)計(jì)目標(biāo),結(jié)合大量的人體機(jī)能標(biāo)準(zhǔn)對(duì)座椅舒適性進(jìn)行研究以方便接下來的設(shè)計(jì)。在對(duì)座椅舒適性理論進(jìn)行歸納總結(jié)基礎(chǔ)上,把舒適性理論運(yùn)用到本課題的輪椅舒適性研究中。查閱有關(guān)國內(nèi)外資料以整體舒適性為主要設(shè)計(jì)目標(biāo),結(jié)合大量的人體機(jī)能標(biāo)準(zhǔn)對(duì)座椅舒適性進(jìn)行研究以方便接下來的設(shè)計(jì)。在對(duì)座椅舒適性理論進(jìn)行歸納總結(jié)基礎(chǔ)上,把舒適性理論運(yùn)用到本課題的輪椅舒適性研究中。設(shè)計(jì)主要包含以下幾個(gè)方面:降低生產(chǎn)成本,能讓更多的普通患者使用。
四、本課題研究的主要方法和步驟
研究的主要方法:
(1) 文獻(xiàn)研究法:根據(jù)研究主題,通過搜索文檔獲取技術(shù)數(shù)據(jù)],通過以往的研究成果分析出最佳技術(shù)方案。
(2) 定量分析法:根據(jù)調(diào)查結(jié)果制定出技術(shù)攻關(guān),依據(jù)工作原理制定出力學(xué)或者材料學(xué)分析論證。
(3) 模擬法:通過使用3D建模平臺(tái)組裝零件,創(chuàng)建類似的模型,然后用于研究機(jī)械模型的一些基本特征。
研究的主要步驟:
(1)根據(jù)設(shè)計(jì)參數(shù)要求,理清設(shè)計(jì)思路,抓住設(shè)計(jì)要領(lǐng)。
(2)初擬總體設(shè)計(jì)方案。
(3)動(dòng)力源選擇與控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。
(4)車架設(shè)計(jì)及受力分析。
(5)傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)及對(duì)軸、鍵類零件受力分析。
(6)康復(fù)醫(yī)療系統(tǒng)設(shè)計(jì)及仿生運(yùn)動(dòng)功能的實(shí)現(xiàn)。
(7)標(biāo)準(zhǔn)件的列表和參數(shù)。
(8)確定各零件結(jié)構(gòu)尺寸,完成零件圖。
(9)完成裝配圖。
(10)完成模擬仿真。
(11)總結(jié)。
課題研究的目的和意義→國內(nèi)外研究狀況→本文研究的主要內(nèi)容→總體方案設(shè)計(jì)→輪椅舒適性設(shè)計(jì)的原理→機(jī)械零件設(shè)計(jì)要求→總體方案設(shè)計(jì)→輪椅三維建模分析使用環(huán)境分析→座椅尺寸分析與設(shè)計(jì)→輪椅主要結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與主要參數(shù)設(shè)計(jì)計(jì)算。
五、研究進(jìn)度安排
1.2019年11月06日--2019年11月20日,調(diào)研、查閱相關(guān)資料,確定設(shè)計(jì)方案。
2.2019年12月25日--2020年01月11日,主要零部件的計(jì)算。
3.2020年01月12日--2020年02月23日,完成初稿。
4.2020年02月24日--2020年03月15日,完成第二稿。
5.2020年03月16日--2020年04月12日,完成定稿,準(zhǔn)備答辯。
六、指導(dǎo)教師意見
指導(dǎo)教師簽字:
年 月 日
七、院(部)本科畢業(yè)論文(設(shè)計(jì))工作領(lǐng)導(dǎo)小組意見
組長(zhǎng)簽字:
年 月 日
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