改后-踝关节康复训练机构设计2025.5.20.docxVIP

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2025-06-24 发布于甘肃
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河南理工大学鹤壁工程技术学院本科毕业设计

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本文设计了一种旋转台式踝关节康复机器人，针对现有下肢康复机器人刚性结构易振动、适配性不足的问题，开展机械结构优化与关键技术研究。基于踝关节六自由度运动模型，提出多维度运动、生理活动度适配、多模式训练及安全防护的设计要求。采用delta机械臂与旋转平台混合结构，上运动平台采用并联机构，通过虎克铰、球铰连接实现灵活运动，利用橡胶脚垫减震、三立柱推杆限定行程；旋转台通过二级减速电机驱动，确保稳定精准。选用6016铝合金作为主体材料，兼顾强度与轻量化。建立运动学模型，通过正逆运动学分析与仿真验证轨迹精度。传动系统设计中，完成带轮、轴等部件的参数计算与强度校核；电机选型基于负载特性确定力矩与功率，并验证螺栓连接的可靠性。该设计为踝关节康复提供了稳定、灵活且安全的解决方案，具备多模式训练能力，为临床应用奠定基础。

关键词?：踝关节；康复；训练；结构；设计

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Abstract

Thispaperdesignsarotarytableanklerehabilitationrobot,aimingattheproblemsofeasyvibrationinrigidstructuresandinsufficientadaptabilityofexistinglowerlimbrehabilitationrobots,andcarriesoutmechanicalstructureoptimizationandkeytechnologyresearch.Basedonthesix-degree-of-freedommotionmodeloftheanklejoint,thedesignrequirementsofmulti-dimensionalmovement,physiologicalrangeofmotionadaptation,multi-modetraining,andsafetyprotectionareproposed.Ahybridstructureofdeltamanipulatorandrotatingplatformisadopted.Theuppermotionplatformisbasedonparallelmechanisms,achievingflexiblemovementthroughHookesjointsandballjoints,usingrubberfootpadsforshockabsorptionandthree-columnpushrodstolimitstroke.Therotatingplatformisdrivenbyatwo-stagedecelerationmotortoensurestableandprecisemovement.6016aluminumalloyisselectedasthemainmaterialtobalancestrengthandlightweight.Akinematicmodelisestablished,andthetrajectoryaccuracyisverifiedthroughforwardandinversekinematicanalysisandsimulation.Inthedesignofthetransmissionsystem,theparametercalculationandstrengthcheckofcomponentssuchaspulleysandshaftsarecompleted.Themotorselectiondeterminesthetorqueandpowerbasedonloadcharacteristics,andverifiesthereliabilityofboltconnections.Thisdesignprovidesastable,flexible,andsafesolutionforanklerehabili