仿生踝关节辅助康复系统研发

成果基本信息
关键词：	仿生机器人;踝关节;康复系统研发
成果类别：		技术成熟度：
体现形式（基础理论类）：		体现形式（应用技术类）：	无
成果登记号：	9412018Y0774	资源采集日期：	2018-12-10

研究情况
单位名称：	郑州轻工业大学	技术水平：
评价证书号：	豫科高（2017）109号	评价单位：	河南省科学技术厅高新技术发展及产业化处
评价日期：	2017.08.03	评价证书号：	豫科高（2017）109号

转化情况
转让范围：		推广形式：	无
已转让企业数（个）：	0

联系方式
联系人（平台）：	孵化基地	联系人（平台）电话：	0771-3394012
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成果简介
“仿生踝关节辅助康复系统研发”课题，在研究国内外仿生踝关节辅助康复装置的基础上，综合各类装置的优点，设计了新型的基于球销副的仿生踝关节辅助康复装置，使踝关节辅助康复装置的系统参数达到最大内翻/外翻角度：300；最大跖屈/背屈角度：300。主要成果包含：　　1、理论研究　　① 根据人体踝关节的特点建立了人体踝关节的运动模型。研究了一种新型的仿生踝关节辅助康复装置，能实现背屈/跖屈运动、内翻/外翻运动以及复合运动，建立了机构简图及机构模型，研究了它的工作原理，对其建立了三维模型，并利用Solidworks软件对该装置进行了结构设计。　　② 在踝关节辅助康复装置构型设计的基础上，对其进行了运动建模。针对结构采用的刚柔组合驱动的模式，对刚柔组合驱动与刚性驱动模式分别进行建模分析，给出相关计算公式。　　③ 采用Matlab软件对运动建模的公式进行计算，并利用Adams及Recurdyn仿真软件对该装置进行仿真分析，仿真结果与Matlab理论计算结果的对比，验证了运动建模的正确性。　　④ 根据建立的踝关节三维模型，对踝关节装置的工作空间进行了研究，首先给出了该装置的工作条件，对工作空间的限制条件进行了分析，在建立工作空间求解模型的基础上，采用matlab对其工作空间进行了计算，给出了计算实例。　　⑤ 研究了上平台的三种运动运动规律。根据规律反求出电机的运动规律，作为仿真时电机的驱动函数。将建立的SolidWorks几何实体模型，经过简化、转换文件格式后导入ADAMS中进行了运动学与动力学仿真分析，得到了当上平台采用不同的运动规律，弹簧处于弹性状态和刚性状态时的运动参数曲线及电机的驱动扭矩，并对仿真结果进行了比较与分析。　　⑥ 研究了踝关节装置的控制系统，确定了PC+多轴运动控制卡+伺服驱动器的控制方案，选择了伺服电机、伺服驱动器和多轴运动控制卡的型号，利用C++6.0软件进行编程建立了人机界面，并对软件模块的功能进行了简介，搭建了实验平台，进行了样机实验测试，其实验结果满足设计要求。　　2、样机试制与检测　　为了改进研究工作，项目执行过程中，试制了两代样机。样机的控制系统与软件通过了国家认可实验室“河南省电子产品质量监督检验所、河南省软件评测中心”的评测。　　3、论文与专利　　项目执行过程中，共发表论文10篇；申请专利8项，取得专利授权4项。　　申请获批软件著作权1项。　　项目执行过程中，分别参加了2次国际学术会议，并在会议上发表了课题研究相关的论文。　　4、人才培养　　项目执行过程中，直接培养研究生2名，研究生论文“仿生踝关节辅助康复系统研发”获得郑州轻工业学院优秀硕士学位论文。另有2名研究生，5名青年教师参加了本项目的研究工作。在研究中获得锻炼。　　5、技术应用　　项目的研究成果，在“河南黄河旋风股份有限公司”，“郑州润华智能设备有限公司”，“河南黄河田中科美压力设备有限公司”等公司产品的研发中，获得了推广应用，经济与社会效益明显。　　项目的研究工作经过了河南省科学技术信息研究院的查新，在国内没有发现与本项目相同的研究成果。　　项目通过了河南省科学技术厅高新技术发展及产业化处的结项验收。　　该系统可服务于我国康复医疗事业，其装置技术先进，结构简单，成本低。亦可应用于假肢踝关节开发，服务残疾人事业；相关理论与技术可用于仿人机器人的脚部机构的研究开发。项目符合国家的战略产业的发展，具有广阔的应用场景。

成果名称：	仿生踝关节辅助康复系统研发	关键词：	仿生机器人;踝关节;康复系统研发
成果类别：		一级分类名称：	医疗器械
二级分类名称：		三级分类名称：
研究起止时间：	2015.01 至2017.07	成果体现形式（应用技术类）：	无
成果属性：		成果体现形式（基础理论类）：
技术成熟度：		技术水平：
研究形式：		学科分类1：
单位名称：	郑州轻工业大学	学科分类2：
中图分类号1：		所属高新技术类别：
中图分类号2：		课题来源：
应用行业：		课题立项名称：
国家科技计划子类别：		课题立项编号：	152102210145
经费实际投入额（万元）：	10.00	评价单位：	河南省科学技术厅高新技术发展及产业化处
评价形式：	无	应用状态：	无
评价日期：	2017.08.03	转让范围：
评价证书号：	豫科高（2017）109号	推荐单位：	河南省教育厅
推广形式：	无	成果登记号：	9412018Y0774
成果简介：	“仿生踝关节辅助康复系统研发”课题，在研究国内外仿生踝关节辅助康复装置的基础上，综合各类装置的优点，设计了新型的基于球销副的仿生踝关节辅助康复装置，使踝关节辅助康复装置的系统参数达到最大内翻/外翻角度：300；最大跖屈/背屈角度：300。主要成果包含：　　1、理论研究　　① 根据人体踝关节的特点建立了人体踝关节的运动模型。研究了一种新型的仿生踝关节辅助康复装置，能实现背屈/跖屈运动、内翻/外翻运动以及复合运动，建立了机构简图及机构模型，研究了它的工作原理，对其建立了三维模型，并利用Solidworks软件对该装置进行了结构设计。　　② 在踝关节辅助康复装置构型设计的基础上，对其进行了运动建模。针对结构采用的刚柔组合驱动的模式，对刚柔组合驱动与刚性驱动模式分别进行建模分析，给出相关计算公式。　　③ 采用Matlab软件对运动建模的公式进行计算，并利用Adams及Recurdyn仿真软件对该装置进行仿真分析，仿真结果与Matlab理论计算结果的对比，验证了运动建模的正确性。　　④ 根据建立的踝关节三维模型，对踝关节装置的工作空间进行了研究，首先给出了该装置的工作条件，对工作空间的限制条件进行了分析，在建立工作空间求解模型的基础上，采用matlab对其工作空间进行了计算，给出了计算实例。　　⑤ 研究了上平台的三种运动运动规律。根据规律反求出电机的运动规律，作为仿真时电机的驱动函数。将建立的SolidWorks几何实体模型，经过简化、转换文件格式后导入ADAMS中进行了运动学与动力学仿真分析，得到了当上平台采用不同的运动规律，弹簧处于弹性状态和刚性状态时的运动参数曲线及电机的驱动扭矩，并对仿真结果进行了比较与分析。　　⑥ 研究了踝关节装置的控制系统，确定了PC+多轴运动控制卡+伺服驱动器的控制方案，选择了伺服电机、伺服驱动器和多轴运动控制卡的型号，利用C++6.0软件进行编程建立了人机界面，并对软件模块的功能进行了简介，搭建了实验平台，进行了样机实验测试，其实验结果满足设计要求。　　2、样机试制与检测　　为了改进研究工作，项目执行过程中，试制了两代样机。样机的控制系统与软件通过了国家认可实验室“河南省电子产品质量监督检验所、河南省软件评测中心”的评测。　　3、论文与专利　　项目执行过程中，共发表论文10篇；申请专利8项，取得专利授权4项。　　申请获批软件著作权1项。　　项目执行过程中，分别参加了2次国际学术会议，并在会议上发表了课题研究相关的论文。　　4、人才培养　　项目执行过程中，直接培养研究生2名，研究生论文“仿生踝关节辅助康复系统研发”获得郑州轻工业学院优秀硕士学位论文。另有2名研究生，5名青年教师参加了本项目的研究工作。在研究中获得锻炼。　　5、技术应用　　项目的研究成果，在“河南黄河旋风股份有限公司”，“郑州润华智能设备有限公司”，“河南黄河田中科美压力设备有限公司”等公司产品的研发中，获得了推广应用，经济与社会效益明显。　　项目的研究工作经过了河南省科学技术信息研究院的查新，在国内没有发现与本项目相同的研究成果。　　项目通过了河南省科学技术厅高新技术发展及产业化处的结项验收。　　该系统可服务于我国康复医疗事业，其装置技术先进，结构简单，成本低。亦可应用于假肢踝关节开发，服务残疾人事业；相关理论与技术可用于仿人机器人的脚部机构的研究开发。项目符合国家的战略产业的发展，具有广阔的应用场景。
联系人：	马贺	成果登记日期：	2018-05-09
联系人email：		单位代码：	94100165
邮政编码222：	450002	联系人电话：	0371-63556283
单位传真：	0371-63556283	单位通讯地址：	河南省郑州市高新区科学大道136号
单位所在省市：		单位电话：	0371-86608003;63556283
转让收入（万元）：	0	单位属性：
合作完成单位：		已转让企业数（个）：	0
成果发布年份：	2018	知识产权形式：
成果完成人：	王良文;王才东;王新杰;潘春梅;孟凡念;刘洁;何文斌;杜文辽;岳磊;时长敏;谢贵重;李安生;宋康康;李洪鹏;穆亚林	资源采集日期：	2018-12-10

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