肘关节康复机器人机构设计及其运动学分析

发布时间：2021-03-11 08:23

　　现有研究中针对肘关节康复运动的机构设计几乎均采用串联机构作为机构本体,普遍存在精度低、运动惯性大、容易造成肘部肌肉的损伤等问题。鉴于此,本文设计了一种可实现肘关节二自由度康复运动的（2-PRR-S） R-PRCR并联机器人机构;并使用旋量理论验证了机构的自由度特性。利用空间几何分析法推导出机构位置逆解与位置正解表达式;进而给出了机构的雅克比矩阵,然后结合雅克比矩阵分析了机构的奇异位形。依据机构的约束条件,确定了机构的初始姿态工作空间;以最大化姿态工作空间为优化目标,并采用遗产算法对机构进行了尺度优化。基于人体肌肉运动机理,分析了肘关节康复运动时的训练效果,验证了所设计的并联机构的适用性,为后续肘关节康复训练策略的研究奠定了基础。 

【文章来源】：机械科学与技术. 2020,39(09)北大核心

【文章页数】：10 页

【部分图文】：

第二种输入奇异位形

第二种末端奇异位形

表1 肘关节运动角度范围 肘运动 肘屈/伸 前臂旋前/旋后 最大安全 角度范围 [-5°,145°]/150° [-85°,75°]/160° 日常功能运动角度范围 [30°,130°]/100° [-50°,50°]/100°鉴于并联机构具有刚度大、结构紧凑等优点,结合肘关节康复运动的自由度要求,设计了如图2和图3所示的(2-PRR-S)R-PRCR并联机构,其中P为驱动移动副、R为转动副、S为球副、C为圆柱副。

【参考文献】：
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本文编号：3076174