附錄 機器人和計算機集成制造 文章歷史： 2008 年 11 月 22 日收稿 摘 要： 復雜的肩膀，又稱盂肱關節是最機動性和最良好的使用對人體關節之一。隨著時間的推移，問題可以與盂肱關節周圍的肌肉，軟骨，肌腱和韌帶，造成了強調肩膀復雜的老化或發生。這項工作，探討了一個新的創新肩關節試驗臺的設計。試驗臺是模仿人體運動肱骨和復制的所有范圍內的議案，它可以移動，在與有關的骨骼，肌肉，韌帶和肌腱在肩膀復雜的結合。可變的力量也將適用于所有范圍內的議案。研究必須在肩部復雜和力量盂范圍內的議案進行。最初的概念設計創建模仿特定范 圍內的議案 ；內收、屈曲、內（內側）和外部（橫向），例如旋轉。概念發展相結合，開發一個試驗臺，將復制任何軸向運動的肩膀。研究確定最合適的制造工藝和材料，使試驗臺可以在材料實驗室制造。 關鍵詞 ： 肩關節 、 肩、試驗臺、部隊、設計、制造。 1、簡介 盂肱關節是最機動性和在身體的最知名的關節之一。它可以成為破壞由于體育活或通過一般的磨損，這可能會導致嚴重的問題，為受傷的人。外科醫生，工程師和研究人員正在繼續調查肩膀問題患者的生活質量改善的方法，并正在開發替代的方法，修復和減少可能出現的問題肩關節。開展了這項研究，以便進 一步發展到預防肩部受傷，更換和維修可以通過一個新的和創新的肩關節試驗臺的設計。該試驗臺將允許研究人員進行人工肱骨骨頭上測試，并讓他們添加人工肌肉和盂肱關節的力量，并在這一領域的技術和知識的進步。 上面顯示的主要骨骼和肌肉彌補肩膀復雜的。肱骨的肩肩試驗臺的設計是圍繞主骨。隨著人們年齡的肱骨能成為磨損，容易發生骨關節炎。這將導致軟骨，用于分發壓力和肩膀上的負荷，惡化。在嚴重的情況下，肱骨頭必須更換假肢設備。該試驗臺的設計模擬盂行事，在任何范圍內的議案，使新的假肢裝置可以設計和測試的力量。 2、肩部復雜和范圍的議 案 這里是六個主要的議案 ，這些都為內收，外展，延伸，屈曲，內（內側）和外部（橫向）轉動肩膀可以執行。這些動作都被限制肩部復雜的肌肉和韌帶。肩部有任何關節的運動范圍最大，在人體 17-19（圖 2）。 絕對收的收，機械是不可能的，因為主干的存在。從參考點的位置開始，內收是唯一可能與擴展相結合，這使得一絲的內收及屈曲：允許收，以達到 30-45117,18。橫向內收是在一個水平面上向身體中線內側運動的走向和整個胸部，手臂背面朝下移動上臂。真正的生長激素聯合（簡稱為真正關節窩的一般運動）綁架是有限的只有 901 人 。超出 901，它是一個 GH 和 ST 接頭之間的聯合努力。事實上，在 1801 被綁架（開銷手臂向上伸直），只有三分之二的運動發生在生長激素聯合（對自己的 301， 901 與 ST 合資，其余的 601 只發生在 ST 聯合相結合）。此之間的肱部的肩胛骨運動的無縫結合被稱為，作為肩區一般節奏 19。 擴展整頓聯合角度的增加而導致的 ；移動上臂后方。運動能夠產生未來的最大的收強度第二的實力水平是延長運動。擴展使用相同的肌肉群，內收運動。擴展名是略高于其對面的運動屈曲的延伸，是密切相關收，有 301 和 50117-19之間的范圍有限。真 正的生長激素聯合范圍從 01 到 901 前屈運動本身，分隔成三個不同的階段 19內部（內側）旋轉周圍骨向身體的中心縱軸的旋轉運動 ；轉動上臂向內。在內部內側旋轉的肩膀可以旋轉 90117。外部（橫向）轉動，涉及到周圍的骨遠離身體中心的縱軸的旋轉運動 ；上臂向外旋轉。在外部橫向旋轉的肩膀，可旋轉 90118（圖 3） 。 3、設計 初期參與腦力激蕩和手工繪制的不同測試平臺的概念的產生。從試驗臺的概念演變而來的設計，只是涵蓋的一個概念試驗臺的肩膀覆蓋延伸，再延伸和旋轉，最后一個概念試驗臺的設計，可以涵蓋所有范圍內的議案 在肩部的旋轉。圖 4 顯示了最初的概念設計的 CAD 建模 18-21。 肱骨頭安裝到安裝的模塊，其中有自由轉 3601，也能夠走動半環形跑道的前面板上。肱骨遠端將固定遠端持有人的。軌道將被安裝在兩列，列內會有用于大型電機轉動的軌道。因此，該試驗臺能夠重新肩部復雜的運動。 以上圖所示的概念試驗臺的主要組成部分。 4 然后詳細評估和重新設計。筆者無法推定初步設計，這將正確執行，但單獨檢查每個組件和創造的概念設計和評估的概念設計，它可以確保該組件將適合為目的。下面表 1 中的數字表明，其中的主要組成部分，每年創造的設計概念。 4、概念設計 所有被評估的概念設計時使用的方法，例如將強調軌道安裝的驅動器安裝模塊用來申請強制盂。在賽道上的概念進行有限元分析，以確保軌道不會彎曲和扭曲下的執行機構創建的負載。每個概念的軌道被限制和應用負載，負載保持常數為所有的軌道概念。概念軌道車輪配置，還詳細評估中使用的有限元分析，以確保軌道和車輪設計的最好的配置選擇。 轉動半環形跑道的方法進行了評估，非常詳細。有許多方法進行了研究，如電機驅動器和鏈，滑輪系統，驅動器驅動的議案和兩個軌道配置（請參閱表 1，第 3 行）。安裝模塊進行了評估申請武力盂， 例如，驅動器數量，規格，權力，地位和附著點所需的驅動器上的主要重點。 4.1 概念設計評價 以及有限元分析的概念設計，使用排名和權重的方法進行評估。表 2 和表 3 顯示的最終設計的選擇過程中使用的排名和權重的方法。用來得分的主要考慮因素，這是考慮到在設計過程中，排名和比重。 例如，易于制造，是一個需要考慮的因素，這是取得 1-10 的基礎上， 1 是最重要的 10 個最重要的。表 2 中制造輕松得分為 4 的重要性。這是每個概念設計取得單獨給總比分倍。主要考慮的總數，然后加在一起，這給了最適當的概念設計的基礎上，主要考慮因素 的重要性。一個突破的排名和權重的方法中使用的標準，詳述如下 : 4.1.1 電機和驅動器的成本 這是一個重要的考慮因素，因為驅動器和電機都比較昂貴，特別是考慮到，他們需要有一個變速，將需要進一步的電子設備，使用和監督他們。然而，他們的一項基本要求，所以在一個項目的成本 5 的重要性。高得分設備將使用少量的驅動器或電機和設備，這需要很多驅動器或電機得分較低 。 4.1.2 所使用的材料數量 這是定于 2 重要性。這是因為材料將被要求建立試驗臺，但過度的物質會增加整體成本的試驗臺。重量和制造，有自己的重要性，但也相對材料用 量可能緩解。 4.1.3 易于制造 這是 4 的重要性。這是因為它是重要的是能夠制造流程，這是相當簡單和成本效益的設備。這是可能更費時，更昂貴和難以掌握，因此需要受過專門訓練的技術人員對制造工藝的首選。該項目的目標之一是能夠建立內部技術的試驗臺。 4.1.4 生產時間 制造時間為 7 的重要性。這是因為它是重要的研究小組設計和制造設備，并進行測試，以檢索結果。有限元分析模型也正在建立，如果設備需要比有限元分析模型，反之亦然創建不再會有物理和理論結果比較沒有辦法。 4.1.5 耐久性 耐久性為 8 的重要 性。重要的是，當試驗臺是完整的，充分利用可采取由研究小組。如果設備不斷被打破，由于建設質量差或部分因此，正確的設備，工藝和材料，必須在設計過程中采購，這將是令人失望的。 4.1.6 整體重量 設備的總重量為 6 的重要性。當設備的生產和組裝可能需要不時動議。一個可以拆卸或者是輕量級的設備是非常重要的。每個組件的整體重量也很重要，例如軌道的重量。如果軌道是沉重的，這將導致需要電機轉動的軌道上的應力和應變。這可能會導致更大的電機，從而影響其他組件將被要求要更大一些，因此使得整體設備較重，以適應電機試驗臺的整體規模 。 4.1.7 軌道上的重量 重上軌道，是一個特定的標準，這是為安裝模塊評估。要求是重量輕，安裝模塊。這是因為如果它是沉重的，將有問題的軌道設備。再次，它會影響整體重量和軌道的規模和水平的半環形軌道移動電機功率。在賽道上安裝模塊的重量是 8 集和重要性。 4.1.8 用戶友好 用戶友好的重要性，收到了 9。重要的是，該設備是容易的研究小組使用。如果該試驗臺是用戶友好和易于使用，這將有助于他們迅速進行測試，有效，因此，結果將更為精確。 4.1.9 成功率 被評為成功率在 10 的重要性。成功率是基于組件的能力， 有效地開展工作，相比其他概念設備。它基本上是一個比較成功的任務，它需要開展的設備能力。 4.1.10 革新 創新打進了 8 重要性。重要的是，該設備是創新，例如在安裝模塊的概念有一個專門放置電動機，從而減少了安裝模塊的大小和重量。另一個安裝模塊有多個驅動器，而合并后可以申請變量部隊。另一個安裝模塊驅動器，它可以安裝在不同的角度。創新的得分是根據具體的創新組件是如何有效和有益的試驗臺。 4.2 軌道和車輪概念選擇 車輪配置是很重要的，因為他們持有的軌道安裝模塊，并引導周圍的軌道安裝模塊。后在每個細節的設計，概念設 計 5 輪配置選擇。 概念設計 5 有四個大輪子心驚肉跳半的圓形軌道，并允許安裝模塊，左右移動的軌道順利。這條賽道是重量更輕的設計比其他軌道。當軌道被提交到這是用來檢查一個給定的負載 5 表現出色的概念設計下變形的有限元分析。 其他概念軌測試了更多的負載才變形，但也較重，這是一個軌道是需要關注的是輕量級的壓力，以減少所需的電機轉動的軌道。軌道的整體重量，保持流動性的目的，這也將是一個優勢。 5 首歌曲 ，是最輕的概念與概念設計的設計，這也意味著，它需要較少的材料制造和簡單的設計，相比其他概念設計也意味著它更容易制造。這 兩個屬性的概念設計 5 將使這種設計更便宜，比其他設計制造。也被視為最容 易制造的概念設計概念設計 5。它可以使用不同的方法制造，即投資鑄造達到所需的曲率，這將是稍微容易實現，這比其他更為復雜的概念設計的設計。 最主要的優勢，擁有比其他概念設計概念設計 5，關于機動能力，以半環形跑道周圍安裝模塊。驅動輪的要求執行，此舉是水平排列的軌道上來，而不是垂直對齊的其他設計光。這意味著，與導向輪安裝在正確的軌道驅動輪安裝模塊和更穩定和可靠的，相比其他軌道設計時的軌道之間的壓縮。 4.3 車削彎曲曲目選擇的方法 排名和權重 表（表 2），用于選擇所需的其他概念設計，完成了試驗臺的選擇。 排名和比重表的設計，每個設計審查的主要屬性。每個彎曲的軌道轉動的方法屬性重要性排名，總分 10 分， 10 是最重要的和 1 最重要的。成功率是估計該設備的工作取得成功。這是排在 10 的重要性。至少重要的屬性是關于重量打進 2。這是因為雖然重量是重要的其他組件方面，即軌道和安裝模塊。轉動的軌道的方法需要很沉重，因為這將是他安裝模塊的基礎和使用錨試驗臺。體重的排名為 1，因為該設備可能仍然需要在實驗室不時提出的，所以它贏得了整體的重要性 2。 所選擇的設計概念設計 2。這是因為整體得分最高的經常總也時考慮的重要性。整體需要建立這一機制的組成部分的成本看作是最便宜的。這是不包括構建框架，概念設計 1 了 9 分類別所需的材料。然而，當比較的概念設計 2 至 3 日， 4 日和 5 使用顯著減少材料制造。因此，制造概念設計所需的時間也少 2 時相比，設計 2， 3和 4。耐用性是一個主要的因素和概念設計 1 拿下 4 不佳，因為它并不被認為是其他設計耐用。檢查后所有被選擇的標準包括整體估計成功率和用戶友好的概念設計 2。 4.4 安裝模塊的選擇 安裝模塊的標準選擇是比別人大，這主要是由于安裝模塊的復雜程度和 類別，如體重的重要性。整體選擇接近，但是概念設計 3，最終以總比分為 83 和 558 的總排名和權重選擇的設計。更重加權的標準之一是創新。在 8 日和創新，加權概念設計 2 8 分。得分很高，因為在安裝模塊的能力，以調整其執行機構。概念設計 3 也是一個強有力的候選人，作為安裝的模塊單元，因為它是位于分別從軌道安裝模塊的重量。但它會更難以適應的不同長度肱部如果安裝模塊是一個固定點，離軌道。 4.5 最終設計概念選擇 所有選定的概念設計的基礎上的有限元分析結果，優點和缺點軌道和車輪的選擇，并通過排名和權重的方法。圖 5 顯示了最終被 選定的設計概念，軌道和車輪組合，轉動半環形跑道和最終安裝的模塊設計方法。 5、最終設計 最后的概念設計，選定后，有一個大型的模型建立，以確保可以復制，預計議案的范圍。那么最后的計算機輔助設計，全尺寸使用 I-DEAS 的三維 CAD 軟件創建工程圖紙后創建和規模模型建立的計算機模型輔助決定， 1801 半環形賽道不會允許由于安裝模塊的大小，不會讓頭中心點的全方位運動腐殖質達到 1801 半環形跑道的兩端。允許肱骨頭安裝到安裝模塊，實現 1801 年和 1801 年的軌道之外增加到 3001 圖所示。 7。這允許更大范圍內的議案，并解決 了這個問題。垂直的軌道上進行同樣的修改，但它是增加軌道的頂端，而不是由攔截遠端持有人引起問題，如果它延長軌道的底部。 每個組件的制造過程中，考慮到隨著材料的選擇。創建一個全法案的材料和零件清單，包含在試驗臺的組成部分。無花果。 6 日和 7 顯示完成建模肩關節試驗臺（圖 8）的意見。 6、討論 肩部受傷和肩部的問題是一種常見的發生，因為肩關節是最良好的使用在人體關節之一。人們甚至沒有想到它使用自己的肩膀每天，但偶爾會出現問題。用肩膀的問題往往因磨損，并能增加運動或活動，其中的肩膀被強調 13由于隨著年齡的增加。 重要的是，繼續研究力量的肩膀上，在運動的不同范圍和新的肩膀假肢設計。這項重要的研究幫助人們在未來可能患有肩部受傷，并可能有助于他們更快恢復，并可能防止未來的問題 15。 這是為什么肩關節試驗臺是重要的。這將允許研究人員更好地理解不同范圍的肩膀上，在特定的盂的議案有一個力量型的。這個信息和測試平臺，將有助于研究人員開發新的假肢設備進行修理或更換，特別是肱骨骨頭，。 肩關節試驗臺的設計，主要功能是適用于部隊在任何范圍內的議案盂。簡要尋找身體的其他關節后，它被認為與輕微的修改，該試驗臺可用于適用于部隊在任何 范圍內的議案頭股骨骨股骨關節肱骨關節相比，具有以下的可操作性。肩關節試驗臺可涵蓋任何議案，髖關節可以執行的范圍。 本文涵蓋了正在開展的整體研究的一部分。以及試驗臺的設計和制造將用于開發和測試未來的假肢設備，有限元模型將得到發展。它希望，通過開發有限元模型，這將被用來模擬在肩部的力量和運動范圍，該軟件還可以被用于從試驗臺驗證結果的一種手段。這將是一