多连杆式下肢康复训练机器人结构优化与仿真

为实现节约人工成本,提高下肢康复训练效果的目的,提出了一种新型多连杆式下肢康复训练机器人。基于人体行走生物力学和人体行走的关节轨迹映射关系的研究,提出一种新型多连杆式下肢康复训练机器人,并对机器人进行了运动学建模与分析,求解了机器人的髋、膝关节角度曲线。同时,分析了关键结构参数对关节轨迹与下肢关节映射关系的影响,建立了关节轨迹与映射关系的复现性的机构评价指标,利用MATLAB软件对多连杆下肢训练机构的结构参数进行了优化,并依据分析结果对机器人结构参数进行了修正。     

坐式下肢康复训练机器人的设计

基于运动康复医学理论,针对下肢瘫痪患者早期及中后期康复训练的需求,设计了一款坐式下肢康复机器人,对肢体运动功能受损的肌肉进行训练。对下肢康复训练机器人进行了创新设计,其结构组成主要包括下肢康复机构和座椅辅助机构,利用该下肢康复训练机器人可使患者受损的运动功能得到最大程度的恢复和重建。     

五自由度并联机械腿静力学性能评价与优化设计

为了对一种六足机器人的五自由度并联机械腿进行静力学性能评价和优化设计,提出了一种同时考虑约束力映射关系和驱动力映射关系的腿部机构静力学分析方法,并基于此方法对机械腿进行了优化设计.首先,通过分析腿部机构的驱动、约束映射关系,分别建立了腿部机构的驱动雅可比矩阵和约束雅可比矩阵;应用虚功原理建立了腿部机构的驱动静力传递平衡方程,在定义驱动静力学评价指标的基础上绘制了评价指标分布图,得出了结构参数与驱动静力评价指标之间的关系曲线.然后,采用同样的方法建立了腿部机构的约束静力传递平衡方程,定义了约束静力学性能评价指标,得出了结构参数与约束静力评价指标之间的关系曲线.最后,基于驱动、约束静力学性能评价指标,采用蒙特卡罗法对结构参数进行了优化设计.计算表明,固定平台结构参数a为200mm、运动平台结构参数b为80 mm,UPU支链长度l1min,l3max分别为500mm、900mm时,腿部机构的静力学综合性能最好.     

基于正交机构的机器人肩关节静力学分析与结构参数设计

为了增大机器人肩关节的工作空间和承载能力,改善机器人肩关节的通用性与适应性,提出一种基于3-RRR正交球面并联机构的新型机器人肩关节,并对机器人肩关节进行了静力学分析和结构参数设计.首先,应用虚功原理建立机器人肩关节的静力学传递方程;其次,利用矩阵理论中的范数知识,将力雅克比矩阵引入静力学性能评价指标中,定义了机器人肩...     

下肢康复外骨骼机器人结构拟人设计与运动学分析

下肢康复外骨骼机器人是一种可以辅助脑卒中导致运动功能障碍患者肢体运动和康复训练的机器人。基于人体下肢生物力学特点,提出了下肢外骨骼机器人设计方案,研究了下肢康复外骨骼机器人的机构设计原理及过程。针对外骨骼髋关节的关键零件设计进行详细阐述,研究了准拟人化设计的比例参数,使用了拓扑优化方法对膝关节电机架进行轻量化设计。基于D-H法分析了外骨骼机构的运动学关系,得到坐标转换矩阵。通过ADAMS软件进行运动学仿真,验证了运动学分析的可靠性。     

脚踏式下肢康复训练机器人结构设计及运动学仿真

借助于Pro/E软件建立下肢康复训练机器人的三维模型并设计了可以改变步长运动和进行位姿调整的步态运动机构。通过实验,对下肢康复训练机器人的工作步速范围、负载能力以及下肢关节运动角度进行分析,验证脚踏式下肢康复训练机器人设计的合理性。对设计结构进行了运动学仿真,仿真结果表明该机构能够较好地模拟人的实际步态运动,符合下肢康复系统的整体要求。     

五杆变胞机构下肢康复机器人的性能分析

脑卒中现代人身体残疾的主要原因之一。相关肢体康复训练器的研究很多,但坐姿康复机器人的相关研究尚未见到。在基于中风康复训练的循序渐进要求和康复机器人的运动柔顺性控制前提下,设计了一种轨迹可调的五杆变胞机构下肢康复机器人。对机器人的下肢训练机构进行性能分析,求解两个曲柄处传动轴任意工作状态和任意时刻的受力分布情况,并利用MATLAB软件进行仿真。结果表明:我们设计的下肢运动机构满足运动幅度可调和承载力需求,不同工作状态下两传动轴承受的阻力变化不大;结合分析的结果使选用的电机功率可以达到最小化;根据受力的波动情况,也可为后期进一步研究康复机器人机构运动的柔顺性控制提供一定的依据。     

肢体康复训练机器人结构设计及运动学分析

为满足肢体残障者康复训练的需要,研制了一种新型的人机融合性好、模块化设计的肢体康复训练机器人,本体结构主要由上肢康复机构、下肢康复机构、支撑架组件三部分组成;基于下肢运动机理,结合机构运动,建立人机学模型,即平面闭环铰链四连杆刚体模型;在此基础上,对其进行了运动学分析和仿真,推导出下肢关节角度、角速度、角加速度随曲柄角度的变化规律。为使训练过程中下肢关节匀速摆动,建立下肢摆动方程,仿真得到机构曲柄作为原动件时其角速度变化规律,为机构的智能控制提供运动学参数。     

空间四自由度串并混联下肢康复机器人设计与分析

脑卒中和其他原因导致下肢运动障碍患者数量增多,科学的康复训练是降低致残率的有效手段,而康复医师严重不足是当前的主要矛盾,改善和提高上述患者的生活质量既是患者的需求,也是亟需解决的社会问题。针对下肢运动障碍患者在不同康复阶段的训练需求,提出一种串并混联结构的下肢康复机器人,该机器人包括两个(UPS-UPU-U)RR结构的4DOF机械腿、连接架和座椅,患者可坐、躺和站三种姿势进行康复训练。建立该机器人的三维模型,并对其具体结构进行详细介绍,基于螺旋理论对该机构自由度进行分析,建立矢量约束方程对其运动学正反解进行分析,结合ADAMS软件,仿真验证了对该机构自由度和运动学理论分析的结果。该研究成果为今后样机的研制奠定了理论基础。     

坐式下肢康复机器人运动学分析及仿真

针对下肢运动功能障碍人士研制了一种新型坐式下肢康复机器人,运用解析法对康复机器人进行运动学分析,根据运动学分析求得的参数得出踝关节的活动空间,并在工作空间内制定了一种针对膝关节的康复训练策略,通过MATLB仿真分析,验证了运动学分析及康复策略制定的正确性。