作品包括:

Word版说明书1份，共46页,约17000字

CAD版本图纸，共8张

SW三维图一套

摘要

手腕部分是小臂和手部连接的重要关节，因为手部要经常的去抓取物体进行各类操作，使用机会频繁。当手腕猛然背伸、跌倒时手掌着地等，经常会导致腕关节的骨折损伤。并且在疗养过程中，人们经常会忽视骨折愈合后腕关节功能的康复，致使腕关节部分功能丧失，比如肩关节或腕关节出现活动不灵现象，上肢不能上举等症状。因此，当手腕骨折基本愈合后，要及时对患者实施预防、改善腕关节屈伸、收展和旋转运动的康复训练。本课题的主要研究目的是在现有磁流变液动力传动技术研究和应用的基础上，对磁流变液和气动肌肉复合驱动技术进行研究，进一步探究磁流变液动力传动机理，以期为磁流变在医学领域的应用提供依据。针对上述问题，本文采用磁流变阻尼器和气动人工肌腱进行复合驱动，充分利用了磁流变阻尼器中磁流变液的特性、人工肌腱的柔软性和其中压缩空气的可压缩性，极大地提高了系统的可实时控制性、安全和柔顺性，能够很方便的在进行手腕关节康复训练时实现多自由度运动。

关键字：气动人工肌肉，磁流变复合驱动，手腕康复训练装置

目录

中文摘要………………………………………………………………………………1

英文摘要………………………………………………………………………………2

1. 绪论………………………………………………………………………………3

  1.1 课题的研究背景及意义………………………………………………………3

  1.2 国内外的研究现状……………………………………………………………3

  1.2.1国外的研究现状………………………………………………………3

  1.2.2国内的研究现状………………………………………………………5

  1.3 系统组成的重要元件…………………………………………………………6

  1.3.1气动肌肉……………………………………………………………6

           1.3.1.1气动肌肉的简介……………………………………………6

           1.3.1.2气动肌肉的实际应用………………………………………7

       1.3.2 磁流变阻尼器………………………………………………………8

            1.3.2.1磁流变液的概念……………………………………………8

            1.3.2.2磁流变液的流变效应……………………………………9

            1.3.2.3磁流变阻尼器的工作原理………………………………9

  1.4 论文结构……………………………………………………………………11

2 手腕康复训练装置系统结构设计………………………………………………12

  2.1 整体的设计思路……………………………………………………………12

      2.1.1 机械装置系统………………………………………………………12

      2.1.2 气动系统……………………………………………………………13

      2.1.3 控制电路系统………………………………………………………14

      2.1.4 工作原理和工作模式………………………………………………14 

      2.1.5气动肌肉的选型……………………………………………………15

      2.1.6 磁流变阻尼器的设计选型…………………………………………17

            2.1.6.1 Bingham模型…………………………………………17

            2.1.6.2 非线性滞回双黏性模型………………………………18

            2.1.6.3 设计计算过程…………………………………………19

  2.2 传感器的选择与安装………………………………………………………20

      2.2.1 位移传感器…………………………………………………………20

      2.2.2 压力传感器…………………………………………………………22

  2.2.3 倾角传感器…………………………………………………………23

  2.3 气动系统的设计与选型……………………………………………………25

  2.3.1气源处理单元………………………………………………………25

  2.3.2阀的选择 ……………………………………………………………26

  2.3.3 气动系统的连接……………………………………………………27

  2.4 本章小结……………………………………………………………………28

3 气动肌肉控制系统设计…………………………………………………………29

  3.1 概述…………………………………………………………………………29

  3.2 气动肌肉的控制电路……………………………………………………29

  3.2.1 概述…………………………………………………………………29

  3.2.2 PWM波发生电路的组成芯片…………………………………………30

        3.2.2.1 分频器74HC163…………………………………………30

            3.2.2.2 比较器74HC85……………………………………………31

            3.2.2.3 数据锁存器74HC374……………………………………32

        3.2.2.4 译码器74HC138…………………………………………34

            3.2.2.5 反向器74HC03……………………………………………35

      3.2.3 电路模块分析………………………………………………………35

            3.2.3.1 晶振分频模块……………………………………………35

            3.2.3.2 选择器模块………………………………………………36

            3.2.3.3 直流脉宽调制（PWM）波产生模块……………………37

            3.2.3.4 继电器模块………………………………………………38

      3.2.4 电路图………………………………………………………………39

  3.3 数据采集卡PCL-711B………………………………………………………39

  3.4 本章小结……………………………………………………………………40

总结…………………………………………………………………………………41

致谢…………………………………………………………………………………42

参考文献……………………………………………………………………………43

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