长安大学开题报告表张磊

长安大学毕业设计（论文）开题报告表课题名称 手 指 关 节 cpm 恢 复 训 练 器课题来源 自 选 项 目 课题类型 工 程 设 计 指导教师 刘 晓 婷学生姓名 张 磊 学 号 2504030419 专 业 机械设计及其自动化 一、课题的意义临床上，一些康复支具的开发和使用，改变了原有的石膏、夹板等外固定方式，为保持有效的固定和同时进行相关的肌力和关节活动的联系提供了保证。随着新技术的不断推广，对治疗后患者的康复要求也越来越高。目前，许多康复医学专家就不同疾病的康复进行了程序化处理。随着运动创伤学的发展，患者伤后能否很快康复，不仅取决于临床医学手术的成功，在很大程度上还取决于术后所采取的康复手段是否有卓越成效。近年来康复医学的发展，使得对运动创伤的治疗有了进一步的改善与完善。CPM 、CYBEX 等器械的应用，大大的促进了患者更快的恢复功能，也是患者的康复程度评定有了可观的指标。随着社会逐步进入老龄化，人民生活水平不断提高，对生活质量，健康保健的关注程度将会大大增加，CPM 即作为一种先进，成熟，已用的康复健康产品也将有更广阔的市场空间。对本人而言，在学校的学习生活即将结束之时，通过本次毕业设计，对自己所掌握的知识进行一次综合的检验，从而获得一些宝贵的实际经验。它将使作者发现自身的不足之处，促进自己进一步提高技术水平。同时，它更是一次宝贵的实践机会。二、国内外发展状况CPM 机是新兴的理疗康复机械，市场上的 CPM 机大部分都是从国外进口，国产仅有少数产品，但是价格昂贵，不适合一般家庭使用，目前医院的使用较少。市场现有的 CPM机大致有上肢、手指、手腕、肩、胯、膝关节、脚踝、下肢 CPM 机，都采用被动运动方式，以预定的姿态和运动范围，带动肢体做往复的范围重复姿态运动。三、课题的研究内容、方法手段和预期成果1、研究内容手指关节 CPM 恢复训练器是基于 CPM 康复理论，针对运动神经损伤引起的运动不便、术后辅助恢复而开发的医疗康复机械。本次毕业设计的主要内容是设计一个手指关节 CPM 恢复训练器，期望其能完成的功能如下： （1）机体能固定在小臂前端，以不影响手腕运动为标准，加入手腕运动部分（2）手腕运动范围能在一定角度范围内可调。（3）手腕运动速度能在一定角速度范围内可调。（4）手指运动范围能在一定角度范围内可调。（5）手指运动速度能在一定角速度范围内可调。（6）通过 PLC 算法控制完整的手指运动动作。第一页（7）通过 PLC 算法控制的手腕运动动作在限定动作范围内可调。（8）通过 PLC 算法控制的手指运动动作在限定动作范围内可调。本次毕业设计需要解决的问题如下：（1） 机械动力传动路线、机械控制部分设计。（2） 机械传动速度、角度的设计。（3） 部件材料的选择，强度的校核。（4） 单片机编程及传感器使用的选择。（5） 噪声、振动、热辐射对人体损伤程度的控制。（6） 人机界面的设计。 。2、解决所提出问题的方法手段（1）机械动力传动路线、机械控制部分、传动速度、角度的设计参考机械设计 、 机械机构设计以及网络上的资料、能找到的部分机械传动路线方案，按照预期的动作功能要求，进行此部分的方案设计。在可调速度范围、角度范围的设计方面，主要采用手绘计算。原则是在保证动作功能效果的前提下，整体体积应尽可能地小。（2）部件材料的选择，强度的校核参考工程材料 、 材料力学 、 机械设计以及网络上的资料、能找到的机械部件的材料资料，按照预期的动作功能效果要求，进行设计。原则是整体质量在保证功能要求的前提下尽可能的轻便。（3）单片机编程及传感器使用的选择单片机是本次毕业设计的难点和重点，单片机接收从人机控制界面传送过来的信号，通过自身的算法控制手指关节 CPM 恢复训练器的所有手腕、手指的运动动作，是本次毕业设计的关键所在。其程序设计是在机械部分设计完成之后，按照动作要求，对其进行设计，因为专业课程涉及较少，对单片机只有表面上的肤浅认识，对于单片机的编程要从头学起。为此，要补充单片机的知识，搜集单片机编程方面的书籍，希望在短时间内能编制出系统需要的程序。传感器也是非常重要的一部分，本次毕业设计不对其进行设计，所要做的工作是确定传感器的参数，工作环境，依此选择现行市场现有的产品。传感器部分的难点是安装位置的选择，因为本次毕业设计所设计的手指关节 CPM 恢复训练器本身体积不大，给传感器所留下的安装空间非常有限，如何合理地使用传感器，安装传感器，就是问题的关键所在。传感器电路的设计是在确定所使用的传感器之后，依照传感器本身设计电路，参考传感器应用及其电路精选上、下册， 传感器应用技术及网络上的资料，对其电路进行设计。（4）噪声、振动、热辐射对人体损伤的控制参考人体工程学上面对噪声、振动、热辐射的数据统计，确定毕业设计所设计机械的噪声、振动、热辐射等级，将其等级控制在人体可接受的范围之内。振动可以加以利用，振动最厉害的部位是电动机的位置，如果把振动加以利用，可以变弊为利。手掌部位第二页有很多重要的穴位，为此，应该把振动加以利用。可以在各大中医网站上找到手掌部位的穴位图，所要设计的就是如何确定磁头的大小，位置等。（5）人机界面的设计参考人机界面设计 ，对输入部分、输出部分进行设计。（6）3DMAX 的运动仿真应用软件3DMAX7.0,在所有设计内容结束后，对机体进行建模、运动学模拟仿真。3、本课题的重点和难点本课题的重点是 CPM 机手指部分运动完整动作的控制、可调速度的控制、可调动作的控制。难点在于单片机编程的设计、传感器的选择、传感器电路的设计。四、任务完成的阶段安排及时间安排1、调研、查阅文献、可行性分析 14 周2、开题报告 5 周3、方案设计、机构学分析 67 周（1）系统机械传动路线、固定部分的方案设计 6 周（2）绘制结构方案图 67 周（3）部件材料的选择、结构分析、校核 7 周4、造型设计、效果仿真 812 周（1）单片机算法编程 89 周（2）传感器的选择、传感器的电路设计 10 周（3）外观造型设计、按摩磁头的位置的确定 11 周（4）绘制主要零件图、建模实际模型、效果仿真 12 周5 撰写毕业设计说明书 1314 周6 准备答辩 15 周五、完成任务所需要的条件因素1、大量参考书的参阅，网络信息的浏览，现有可参考类似产品技术参数的大量收集。2、单片机编程的学习，及专门老师的指导与审核。3、对市场现有传感器的了解，查阅现有机械传感器电路部分的设计。4、按时间安排完成各阶段的任务。5、UG、CAD、及 3DM