臺灣博碩士論文加值系統

現有的下肢復健輔具較多為針對膝關節進行被動式的復健運動，較少提供其它所需的下肢復健運動，例如小腿伸直、髖膝彎曲及主動式的關節運動等，若需要進行不同的復健運動，可能就必須使用不同的復健器材，如此不僅花費較多且需要較大的存放空間，因此若能設計出具有多功能的復健輔具，就能滿足不占空間且花費較少而有多種功能的需求。
本文依據常見的下肢復健動作而提出一種新型的復健輔具機構構想設計，其機構為一組四連桿組，以調整其中兩支可動桿件的長度，模擬出三種不同的下肢復健動作，在搭配馬達驅動下而提供被動式復健的功能，另外也搭配彈簧作為負載而提供主動式復健的功能。此構想設計已在Solidworks軟體上建模，進行運動模擬驗證，並進行應力分析確認機構桿件的強度與安全性，初步結果已證實此設計的可行性。

Most of the available rehabilitation assistive devices for lower extremities provide only the passive rehabilitation motion of knees. It requires, however, more rehabilitation motions, for example: shank’s stretching, flexion and extension of hip and knee joints, proactive rehabilitation motion of knees. If we need different rehabilitation exercises, we may have to use different rehabilitation device. This will not only cost more, but also require a large storage space. Therefore, if we can design a multi-functional rehabilitation device, it will be able to meet the requirements of less space, less cost and variety of functions.
Based on the required rehabilitation motion of lower extremities, this paper presents a novel conceptual mechanism design for the lower-extremities rehabilitation assistive device. The required mechanism is a four-bar linkage, in which the lengths of two links are adjustable to accommodate three different required rehabilitating motions for lower extremities. The assistive device could be driven by a motor and become a passive rehabilitation device. It can also become a proactive rehabilitation device by adding required springs as loading and driven by user. This study has constructed the 3D model of this novel rehabilitation device via Solidworks software, and has performed its kinematic simulation as well. The stress analysis has also performed to confirm the strength and safety of the mechanism. The preliminary result has confirmed the feasibility of this conceptual mechanism design for the lower-extremities rehabilitation device.

摘　要 i
英文摘要 ii
誌 謝 iii
目 錄 iv
表目錄 vi
圖目錄 vii
第一章 緒論 1
1.1研究背景與動機 1
1.2 研究方法與步驟 2
1.3 論文架構 3
第二章 文獻探討 4
2.1 主動式復健輔具 5
2.1.1 美國專利 #6436018 5
2.1.2 美國專利 #6443877 5
2.1.3 美國專利 #5860941 6
2.2 被動式復健輔具 6
2.2.1 中華民國專利 #M524207 7
2.2.2 中華民國專利 #M314775 7
2.2.3 中華民國專利 #M288815 8
2.2.4 中華民國專利 #321903 8
2.2.5 美國專利 #6217532 9
2.2.6 美國專利 #5280783 10
2.2.7 中華民國專利 #246827 11
2.3 主被動混合式復健輔具 12
2.3.1 中華民國專利 #1486196 12
2.3.2 中華民國專利 #269055 13
2.4 文獻探討總結 14
第三章 構想設計 15
3.1 設計流程 15
3.2設計規範與限制 17
3.3 機構構想設計 18
3.3.1 設計需求 18
3.3.2 膝關節連續運動 19
3.3.3 小腿伸直運動 25
3.3.4 髖關節及膝關節合併運動 29
3.4 下肢復健輔具模型建模 30
第四章 運動模擬與分析 33
4.1實體設計 33
4.2運動模擬 34
4.2.1膝關節連續運動模擬 34
4.2.2小腿伸直運動模擬 35
4.2.3髖膝彎曲運動模擬 36
4.3驅動扭力分析 36
4.3.1 膝關節連續運動模式之驅動扭力分析 37
4.3.2 小腿伸直運動模式之驅動扭力分析 43
4.3.3 髖膝彎曲運動模式之驅動扭力分析 44
第五章 應力分析 46
5.1 應力分析流程 46
5.2膝關節連續運動模式之應力分析 47
5.3小腿伸直運動模式之應力分析 50
5.4髖膝彎曲運動模式之應力分析 51
5.5 應力分析總結 53
第六章 模型製作與測試 54
6.1模型製作 54
6.2組裝與測試 55
6.2.1 膝關節連續運動模式 55
6.2.2 小腿伸直運動模式 55
6.2.3 髖膝彎曲運動模式 56
6.3 測試結果 56
第七章 結論與建議 57
7.1結論 57
7.2 未來研究方向與建議 58
參考文獻 59

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