基于SolidWorks的下肢康復器設計研究

王瑞雯 姜方昆 林政輝 任若楠 張旭 祝守新 王佳倫

摘 要：本文介紹了一種解決癱瘓患者下肢恢復的康復器械，可為下肢癱瘓或行動困難的患者恢復行走甚至奔跑，借助SolidWorks設計出一種下肢康復器，患者可自行鍛煉下肢運動，做下肢抬升、屈伸等運動，幫助患者恢復下肢健康，為患者及其家人提供便利。

關鍵詞：下肢；康復；SolidWorks

堅持下肢鍛煉是下肢癱瘓患者夢寐以求恢復下肢健康的好辦法，[1]然而國內外康復器發(fā)展懸殊、售價差異，使大多患者無力購買先進的下肢康復器，[2]廉價的康復器又無法實現(xiàn)自動鍛煉的功能甚至有害患者下肢康復。[3]故設計出一種多功能、低成本、自動化的下肢康復器已迫在眉睫。

1 設計思路

此裝置使用SolidWorks軟件設計，利用該軟件具有真實、立體和精確的優(yōu)勢，確立運動方案，進行架構與部件設計、結構組裝、部件修改和仿真校核，最終形成可實現(xiàn)的方案（三維效果圖）。此外加入電機等驅動裝置，利用STM32單片機控制康復器驅動，達到幫助患者自行進行下肢康復訓練的目的。

2 設計步驟

下肢康復器根據(jù)患者康復需求按功能來分類設計，分下肢屈伸、下肢抬升、足踝擺動和下肢旋轉四部分，然后進行結構配合，盡可能節(jié)約空間設計適合結構配合的框架，將各部分配合其內，裝置裝配完后可進行零件修改，然后仿真試驗裝置可運行性，排除干涉等問題，最終完成康復器的設計。

2.1 下肢屈伸設計

該設計以驅動、傳動和執(zhí)行三步驟進行設計。驅動部分采用兩對稱布置的電機安裝在此部分的兩側，利用STM32單片機同時同步控制兩電機的轉向、轉速等。傳動部分根據(jù)曲柄原理設計，電機帶動曲柄作圓周轉動，曲柄通過桿件轉動配合使連桿擺動，連桿連接執(zhí)行部分的下肢板塊在管軌道上前后移動。

2.2 足踝擺動和下肢旋轉設計

足踝擺動利用電機驅動凸輪旋轉帶動腳板作上下擺動運動。下肢旋轉是在足踝擺動和下肢屈伸的同時設計的，以氣缸輔助推動電機使電機前軸端的錐齒輪和另一錐齒輪嚙合，電機驅動兩嚙合錐齒輪旋轉，帶動轉盤旋轉，直桿鉸接于轉盤和腳板上，達到腳板等左右移動，加之下肢屈伸運動，使患者下肢作旋轉運動。

2.3 下肢抬升設計

下肢抬升設計如圖1底部，電機帶動絲桿旋轉，螺紋塊在絲桿上來回運動，使傳動X桿變形，X桿上升或下降使執(zhí)行平板上升或下降。

3 結論

本文用SolidWorks軟件設計的該下肢康復器結構簡單、功能齊全、造價低廉，用于下肢癱瘓患者的下肢康復訓練，操作簡單且實用，是下肢康復訓練的一種良好輔助工具。

參考文獻：

[1]孫超.推拿對膝關節(jié)骨性關節(jié)炎兔髕韌帶、關節(jié)軟骨作用效應的研究[D].北京中醫(yī)大學，2006.

[2]孫慧峰，李坤.推動我國醫(yī)療康復加快發(fā)展的建議[J].殘疾人研究，2016（03）：12-13.

[3]高定剛，馬昕，戴志杰，等.下肢康復器設計與分析[J].中國醫(yī)療器械信息，2018，24（07）：19-21.

作者簡介：王瑞雯（1995-），女，本科，研究方向為電子信息工程。