АННОТАЦИЯ 2
ВВЕДЕНИЕ 9
1 ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ СТЕНДА ИМИТАЦИИ ХОДЬБЫ 11
1.1 Анализ технического задания 12
1.2 Обзор аналогов медицинских стендов 13
1.2.3Роботизированная система «LokomatPro» 17
1.3 Эскиз стенда имитации ходьбы 22
1.4 Анализ методов преобразования силы давления 24
Выводы: 34
2 РАСЧЕТНАЯ ЧАСТЬ 36
2.1 Кинематический анализ механизма сгибания ног 36
2.2 Структурный анализ механизма сгибания ног 37
2.3 Силовой расчет 39
2.4 Прочностной расчет кронштейна 49
2.5 Анализ и подбор тензометрического датчика 55
Выводы: 62
3 ПРОЕКТРИРОВАНИЕ СТЕНДА ИМИТАЦИИ ХОДЬБЫ 64
3.1 Конструкция рамы стенда имитации ходьбы 64
3.2 Конструкция шарниров оси бедра 65
3.3 Прямоугольные трубы для сгибания нижних конечностей пациента 67
3.4 Сборка каретки 68
3.5 Линейный привод 70
3.6 Установка датчика давления 71
3.7 Опора для стоп 74
3.6 Дополнительные элементы конструкции 76
3.7 Конструкция стенда имитации ходьбы с тензометрическим
контролем 80
Выводы: 82
4 МОДЕЛИРОВАНИЕ УЗЛОВ СТЕНДА 84
4.1 Расчет коэффициента запаса прочности конструкции 86
4.2 Моделирование в среде HiASM 90
Рисунок 59 - 92
Из рисунка 59 видно, что при нажатии на тензодатчик давления в обратном направлении, текущее значение уменьшилось до 2819v 92
Откалибруем наш датчик давления 92
Для этого положим металлическую пластину на датчик давления и нажмем кнопку «Тара» 92
Рисунок 60 - Значение датчика при наличии пластины 92
Из рисунка 60 видно, что окончательно текущее значение измерения должно было стать 0, но оно скачет в районе от -1 до 3 единиц. Это связано с шумами от датчика давления 93
Для калибровки нажимаем кнопку «калибровка» и кладем груз массой 1,25 кг. 93
В поле «эталон» записываем массу груза, который мы положили, то есть 1,25 кг. 93
На рисунке 61 показана калибровка тензометрического датчика
давления грузом 1,25 кг 93
Рисунок 62 - Калибровка тензометрического датчика давления 93
грузом 1,25 кг 93
Если убрать груз, то показания будут равны 0 93
Положим дополнительно второй груз массой 1,25 кг. Таким образом, на данный момент времени на тензометрическом датчике давления лежит груз
общей массой 2,5 кг 93
На рисунке 63 показано показания датчика при грузе массой 2,5 кг 93
Рисунок 63 - Показания датчика при грузе массой 2,5 кг 94
Из рисунка 63 видно, что тензометрический датчик давления измеряет давление точно. Максимальная относительная погрешность датчика при
различных массах составила 4 %, что вполне удовлетворяет нас 94
Выводы: 94
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 96
ПРИЛОЖЕНИЯ
На сегодняшний день в мире более 20 млн. людей страдают нарушением опорно-двигательного аппарата в результате перенесенного инсульта и других заболеваний. Для восстановления функций ходьбы наиболее часто применяют пассивную реабилитацию на нижние конечности пациента.
Суть данной реабилитации состоит в сгибании нижних конечностей в подколенной ямке, имитируя при этом ходьбу человека, но при этом больной, в половине случаев реабилитации, находится в лежачем положении на спине.
Разрабатываемый стенд заключает в себе две технологии для реабилитации: пассивное сгибание нижних конечностей пациента в подколенной ямке с помощью линейных приводов и имитацию опоры стопы на поверхность с помощью мягких подушек, которые устанавливаются под стопу пациента, контроль которых осуществлен с помощью тензометрического преобразователя давления.
Актуальность данной работы обусловлена в необходимости проведения постинсультной реабилитации больных, в связи с отсутствием на рынке стендов имитации ходьбы, включающих в себе две указанных технологии [1].
Новизна данного стенда заключается в соединении двух технологий реабилитации: пассивное сгибание нижних конечностей и имитация опоры стопы пациента на поверхность, контроль последнего будет осуществлен через тензометрический датчик давления.
Практическая ценность заключается в совмещение двух реабилитационных технологий позволит ускорить процесс восстановления постинсультных больных. Эффект данной синергии значительно превышает пользу отдельно взятого способа реабилитации [2].
Цель выпускной квалификационной работы - разработка стенда имитации ходьбы, контроль опоры стопы будет осуществлен через тензометрический датчик давления.
Данная работа выполнена в строгом соответствии с требованиями технического задания на проект.
1. Разработан эскиз стенда имитации ходьбы с тензометрическим контролем и проанализированы достоинства и недостатки различных видов датчиков давления.
2. Проведен кинематический и структурный анализ стенда имитации ходьбы, а также проведен прочностной расчет наиболее нагруженных элементов стенда и найдена необходимая сила для начала сгибания нижних конечностей пациента F = 1185 Н. Описана математическая модель тензоэффекта и тензометрического датчика давления.
3. В средах SolidWorks и Компас-SD был спроектирован стенд имитации ходьбы с тензометрическим контролем, проработаны все узлы, в частности сборка подошвы с тензометрическим датчиком давления, разработаны рабочие и сборочные чертежи.
4. Промоделированы узлы рамы, а именно проведен прочностной расчет рамы стенда имитации ходьбы в среде SolidWorks, по которому определили коэффициент запаса прочности ц = 8. Смоделировали и откалибровали работу тензометрического датчика давления в среде HiASM и определили относительную погрешность датчика давления, которая равна 4 %.
Таким образом, все поставленные задачи решены и цель ВКР достигнута.
