基于SolidWorks的下肢康复器设计研究

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  摘 要:本文介绍了一种解决瘫痪患者下肢恢复的康复器械,可为下肢瘫痪或行动困难的患者恢复行走甚至奔跑,借助SolidWorks设计出一种下肢康复器,患者可自行锻炼下肢运动,做下肢抬升、屈伸等运动,帮助患者恢复下肢健康,为患者及其家人提供便利。
  关键词:下肢;康复;SolidWorks
  坚持下肢锻炼是下肢瘫痪患者梦寐以求恢复下肢健康的好办法,[1]然而国内外康复器发展悬殊、售价差异,使大多患者无力购买先进的下肢康复器,[2]廉价的康复器又无法实现自动锻炼的功能甚至有害患者下肢康复。[3]故设计出一种多功能、低成本、自动化的下肢康复器已迫在眉睫。
  1 设计思路
  此装置使用SolidWorks软件设计,利用该软件具有真实、立体和精确的优势,确立运动方案,进行架构与部件设计、结构组装、部件修改和仿真校核,最终形成可实现的方案(三维效果图)。此外加入电机等驱动装置,利用STM32单片机控制康复器驱动,达到帮助患者自行进行下肢康复训练的目的。
  2 设计步骤
  下肢康复器根据患者康复需求按功能来分类设计,分下肢屈伸、下肢抬升、足踝摆动和下肢旋转四部分,然后进行结构配合,尽可能节约空间设计适合结构配合的框架,将各部分配合其内,装置装配完后可进行零件修改,然后仿真试验装置可运行性,排除干涉等问题,最终完成康复器的设计。
  2.1 下肢屈伸设计
  该设计以驱动、传动和执行三步骤进行设计。驱动部分采用两对称布置的电机安装在此部分的两侧,利用STM32单片机同时同步控制两电机的转向、转速等。传动部分根据曲柄原理设计,电机带动曲柄作圆周转动,曲柄通过杆件转动配合使连杆摆动,连杆连接执行部分的下肢板块在管轨道上前后移动。
  2.2 足踝摆动和下肢旋转设计
  足踝摆动利用电机驱动凸轮旋转带动脚板作上下摆动运动。下肢旋转是在足踝摆动和下肢屈伸的同时设计的,以气缸辅助推动电机使电机前轴端的锥齿轮和另一锥齿轮啮合,电机驱动两啮合锥齿轮旋转,带动转盘旋转,直杆铰接于转盘和脚板上,达到脚板等左右移动,加之下肢屈伸运动,使患者下肢作旋转运动。
  2.3 下肢抬升设计
  下肢抬升设计如图1底部,電机带动丝杆旋转,螺纹块在丝杆上来回运动,使传动X杆变形,X杆上升或下降使执行平板上升或下降。
  3 结论
  本文用SolidWorks软件设计的该下肢康复器结构简单、功能齐全、造价低廉,用于下肢瘫痪患者的下肢康复训练,操作简单且实用,是下肢康复训练的一种良好辅助工具。
  参考文献:
  [1]孙超.推拿对膝关节骨性关节炎兔髌韧带、关节软骨作用效应的研究[D].北京中医大学,2006.
  [2]孙慧峰,李坤.推动我国医疗康复加快发展的建议[J].残疾人研究,2016(03):12-13.
  [3]高定刚,马昕,戴志杰,等.下肢康复器设计与分析[J].中国医疗器械信息,2018,24(07):19-21.
  作者简介:王瑞雯(1995-),女,本科,研究方向为电子信息工程。
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