基于SolidWorks的下肢康复器设计研究

王瑞雯 姜方昆 林政辉 任若楠 张旭 祝守新 王佳伦

摘 要：本文介绍了一种解决瘫痪患者下肢恢复的康复器械，可为下肢瘫痪或行动困难的患者恢复行走甚至奔跑，借助SolidWorks设计出一种下肢康复器，患者可自行锻炼下肢运动，做下肢抬升、屈伸等运动，帮助患者恢复下肢健康，为患者及其家人提供便利。

关键词：下肢；康复；SolidWorks

坚持下肢锻炼是下肢瘫痪患者梦寐以求恢复下肢健康的好办法，[1]然而国内外康复器发展悬殊、售价差异，使大多患者无力购买先进的下肢康复器，[2]廉价的康复器又无法实现自动锻炼的功能甚至有害患者下肢康复。[3]故设计出一种多功能、低成本、自动化的下肢康复器已迫在眉睫。

1 设计思路

此装置使用SolidWorks软件设计，利用该软件具有真实、立体和精确的优势，确立运动方案，进行架构与部件设计、结构组装、部件修改和仿真校核，最终形成可实现的方案（三维效果图）。此外加入电机等驱动装置，利用STM32单片机控制康复器驱动，达到帮助患者自行进行下肢康复训练的目的。

2 设计步骤

下肢康复器根据患者康复需求按功能来分类设计，分下肢屈伸、下肢抬升、足踝摆动和下肢旋转四部分，然后进行结构配合，尽可能节约空间设计适合结构配合的框架，将各部分配合其内，装置装配完后可进行零件修改，然后仿真试验装置可运行性，排除干涉等问题，最终完成康复器的设计。

2.1 下肢屈伸设计

该设计以驱动、传动和执行三步骤进行设计。驱动部分采用两对称布置的电机安装在此部分的两侧，利用STM32单片机同时同步控制两电机的转向、转速等。传动部分根据曲柄原理设计，电机带动曲柄作圆周转动，曲柄通过杆件转动配合使连杆摆动，连杆连接执行部分的下肢板块在管轨道上前后移动。

2.2 足踝摆动和下肢旋转设计

足踝摆动利用电机驱动凸轮旋转带动脚板作上下摆动运动。下肢旋转是在足踝摆动和下肢屈伸的同时设计的，以气缸辅助推动电机使电机前轴端的锥齿轮和另一锥齿轮啮合，电机驱动两啮合锥齿轮旋转，带动转盘旋转，直杆铰接于转盘和脚板上，达到脚板等左右移动，加之下肢屈伸运动，使患者下肢作旋转运动。

2.3 下肢抬升设计

下肢抬升设计如图1底部，電机带动丝杆旋转，螺纹块在丝杆上来回运动，使传动X杆变形，X杆上升或下降使执行平板上升或下降。

3 结论

本文用SolidWorks软件设计的该下肢康复器结构简单、功能齐全、造价低廉，用于下肢瘫痪患者的下肢康复训练，操作简单且实用，是下肢康复训练的一种良好辅助工具。

参考文献：

[1]孙超.推拿对膝关节骨性关节炎兔髌韧带、关节软骨作用效应的研究[D].北京中医大学，2006.

[2]孙慧峰，李坤.推动我国医疗康复加快发展的建议[J].残疾人研究，2016（03）：12-13.

[3]高定刚，马昕，戴志杰，等.下肢康复器设计与分析[J].中国医疗器械信息，2018，24（07）：19-21.

作者简介：王瑞雯（1995-），女，本科，研究方向为电子信息工程。