混合驱动腰部康复机器人机构设计及运动学分析

针对人体腰部的步态康复训练,设计了一种柔索气动肌肉混合驱动腰部康复机器人。通过对人体躯干在步态时运动状态的分析,确定康复机器人的基本功能要求。据此对康复机器人进行机械结构设计,使用双并联机构分别对人体腰部和下肢进行牵引驱动,并且采用柔性驱动,综合气动肌肉和柔索的驱动特点,不仅增加了康复机器人的适应性,还防止了受训人在训练过程中受到强迫性伤害。为验证机构的上述特点,使用封闭矢量环法计算了位姿逆解,并建立了速度雅可比矩阵。建立了考虑人体尺寸的康复机器人运动学模型和气动肌肉组件动力学模型,数值仿真得出步态时柔索、气动肌肉运动学性能以及气动肌肉组件力输出变化规律曲线,验证了机构的有效性。     

一种步态康复训练机器人设计

针对下肢运动障碍的患者数量逐年增多,提出并设计了一种步态康复训练机器人。根据步态康复训练的要求,完成了机器人的整体结构设计和控制系统设计,制作了机器人样机,并利用INSENCO人体步态分析系统,进行了大量的人体实验,测量和记录人体步态参数。实验结果表明,所设计的步态康复训练机器人实现了自由移动和体重支承,且体重支承机构高度可调、体重支承拉力大小可调,可以达到康复训练目的。     

气动人工肌肉驱动器驱动六足爬行机器人的步态选择和结构设计

气动人工肌肉设计简单并具有独特的仿生性 ,该文应用气动人工肌肉驱动器设计了一个六足爬行机器人 ,从仿生学角度对这个机器人进行了步态规划。文章对机器人的三角步态选择和两层板式机械结构的设计作了详细介绍。     

一种结合FES的足下垂康复助力机构设计

针对足下垂患者的康复训练,提出了一种将功能性电刺激(FES)与踝关节助力机构结合的方法。通过分析正常人体步态曲线,对力传感器检测步态的方法进行了研究,并搭建了下肢步态检测系统; 对功能性电刺激技术进行了研究,设计了功能性电刺激单元,完成了该单元的硬件设计; 通过分析足下垂患者的步态特点,提出了踝关节助力机构所需要完成的功能性目标,并完成了助力机构的研制; 根据已经搭建的平台,对传统的PID控制方法进行了研究,设计了下肢步态检测模块、功能性电刺激单元和踝关节助力机构的控制系统,完成了控制系统搭建。     

基于Arduino控制的气动软体仿生四足机器人结构设计及步态规划

随着机器人工作范围越来越广泛,运行环境情况也更加复杂,为了解决传统刚性连杆多足机器人对环境适应性不足,设计一种采用柔性材料、基于Arduino平台控制的气动仿生四足机器人。机器人本体采用16根气动人工肌肉进行驱动,单腿配置采用菱形布局的4根气动人工肌肉,模拟生物肌肉驱动通过气动人工肌肉组对以充放气实现的拉伸力摆动四足。通过Arduino编程协调16个开关量的先后顺序改变三位五通电磁阀的工作位来控制四条腿的摆动顺序,从而对机器人进行步态规划,并通过相关实验实现了多种步态动作模式。     

AnyBody环境下人体步态的逆向动力学研究

为了分析人体步态运动中包含肌骨系统的下肢动力学特性,基于生物力学分析软件AnyBody建立一种包含肌骨系统的下肢运动模型。利用逆向动力学,在下肢运动关节等处设置运动控制点,以运动控制点三维坐标和地面支反力为驱动,完成了人体的正常步态仿真,得到了人体正常步态下的踝关节和膝关节的角度、力矩的变化曲线,分析了关节力矩与角度变化之间的关系;给出了比目鱼肌、缝匠肌、胫骨后肌和胫骨前肌在步态周期内的肌肉力和活性变化曲线,讨论了肌肉力和肌肉活性之间的关系。     

基于给定超前和位置补偿的PMA驱动踝关节康复训练装置等速CPM控制

根据踝关节康复训练等速持续被动运动(CPM)的要求,设计了一种气动肌肉(PMA)驱动的踝关节康复训练装置及带给定超前和位置补偿的速度控制器,并用质量块模拟人脚质量进行了踝关节等速CPM模拟实验。结果表明:该装置可实现踝关节的等速CPM,运动速度和周期可调,对给定速度、位置信号有良好的跟踪能力。该控制方法简单有效,对设计PMA驱动的康复训练装置有指导作用。     

基于气动肌肉的多自由度关节的实验研究

该文设计了一根气动人工肌肉驱动特性实验台的计算机辅助测试系统,通过此实验台得到气动人工肌肉的内部气压和其收缩量之间的变化关系.根据实验得到驱动特性,设计了基于气动人工肌肉的机械手关节和控制系统,并通过实验得到了气动人工肌肉的气压和机械手关节转动角度的曲线关系.     

气动人工肌肉驱动特性实验研究

该文设计了气动人工肌肉驱动特性实验台的计算机辅助测试系统。此实验系统可以对气动人工肌肉的内部气压，张力及其收缩量进行精确的测量与控制，实验表明此实验台操作简单，实验数据准确。利用该实验台，进行了气动人工肌肉驱动特性的实验，分析了人工肌肉3个参数间的关系。     

外骨骼式步态康复训练机器人构型研究

设计了一种面向偏瘫患者的外骨骼式步态康复训练机器人机构。该机构包括腋下支撑机构、患肢侧外骨骼机构以及健肢侧机构。左腋下支撑机构与右腋下支撑机构结构相同,腋下支撑部可以在水平方向和垂直方向进行调整。患肢侧外骨骼机构可驱动患者患肢髋关节、膝关节和踝关节在矢状面内运动,其大腿和小腿部分采用了两根连杆,增加了强度,提高了安全性。健肢侧机构包括三自由度外骨骼式健肢关节运动参数检测装置和具有平面四杆结构的原地步行机构。所设计的康复训练机器人能够使患者患肢发挥残存的运动能力,并且当运动能力不足时,可使患肢根据健肢的运动参数进行康复训练。