多功能腰椎间盘康复治疗装置的研制

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1、硕士学位论文多功能腰椎间盘康复治疗装置的研制（应用型）DEVELOPMENTOFMULTIFUNCTIONALLUMBARDICREHABILITATIONDEVICE刘健哈尔滨工业大学2015年7月国内图书分类号：TH789学校代码：10213国际图书分类号：621密级：公开工学硕士学位论文多功能腰椎间盘康复治疗装置的研制（应用型）硕士研究生：刘健导师：马云辉副教授申请学位：工学硕士学科：机械电子工程所在单位：机电工程学院答辩日期：2015年7月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:TH789U.D.C:62

2、1DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringDEVELOPMENTOFMULTIFUNCTIONALLUMBARDICREHABILITATIONDEVICE(Application)Candidate：LiuJianSupervisor：AssociateProf.MaYunhuiAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：MechatronicsEngineeringAffiliation：SchoolofMechatr

3、onicsEngineeringDateofDefence：June,2015Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要腰椎间盘突出症作为最常见的脊柱外科疾病，严重的困扰着患者的日常工作和生活。研究发现，绝大多数患者在患病初期经过非手术疗法可以达到有效的治疗效果。本文基于牵引手法治疗该疾病的机理，设计了一种新型腰椎间盘康复机构，将医者从体力劳动中解放出来。相比市面上成熟的医疗设备，该装置具有功能齐全、结构紧凑、成本低、易于控制、

4、适于家庭使用以及实现患者独立治疗的特点。本文在顺应问题提出、分析及解决的思路基础上，进行了以下几个方面的研究：（1）对腰突症的发病机理及治疗方法进行研究，简要介绍了目前国内外腰突症的治疗现状及现有医疗设备。（2）提出了采用并联机构和空间闭链机构实现下身板传动的方案。通过对比两者的优缺点，最终确定了上身板采用滚轴丝杠传动、下身板采用空间闭链机构进行传动的设计方案。根据总体设计需求完成了设计任务书。（3）基于机械设计理论完成了对滚轴丝杠传动机构及电机的设计计算，选取了滚轴丝杠及电机型号，并对相关零部件进行校核；采用D-H坐标系法对空间闭

5、链机构进行分析，基于MATLAB和ADAMS对机构进行静力学、运动学和动力学分析，得到各杆件的速度、加速度曲线图以及各构件铰链处的受力分析图。证明了该传动方案可以实现预期的工作方式，且运动平稳、工作效率高。（4）根据装置的使用条件，基于ANSYS对机架进行静力学分析和有预应力的模态分析，获得机架的应力应变云图及各阶振型。采用模态叠加法对机架进行谐响应分析，求得机架在不同频率的简谐力作用下的位移与频率曲线，得到机架在装置运行时不会发生共振的结果。（5）提出了以51单片机为核心的控制系统，该控制系统旨在让患者实现自主的康复治疗，并对硬件

6、及软件设计部分进行初步探究。关键词：腰椎间盘突出症；康复治疗装置；空间闭链机构；有限元分析I哈尔滨工业大学工学硕士学位论文AbstractLumbardischerniation,asthemostcommonspinalsurgery,hasaseriousimpactonthedailyworkandlivesofpatients.Ithasbeenfoundthatthemajorityofpatientsintheinitialstageofthediseasewithanon-surgicaltreatmentthatca

7、nachieveeffectivetreatment.Inthispaper,basedonthemechanismoftractiontreatment,anewtypeofmechanismfortreatingthediseasebymeansoftractionmanipulationisdesigned,andthemedicalstaffisfreedfrommanuallabor.Comparedwiththemedicalequipment,thisdevicehasthecharacteristicsofcompa

8、ctstructure,lowcost,easycontrolandcanachievetheindependenttreatmentforpatientsinfamily.Basedonthethoughtofraisingprob