踝關(guān)節(jié)康復(fù)并聯(lián)機(jī)器人動力學(xué)建模與仿真.pdf

1、本文以一種部分結(jié)構(gòu)參數(shù)可調(diào)節(jié)的靈活性較高的踝關(guān)節(jié)康復(fù)并聯(lián)機(jī)器人為研究對象，重點分析了該并聯(lián)機(jī)器人的運動學(xué)性能、動力學(xué)性能、裝配體有限元應(yīng)力應(yīng)變分布及結(jié)構(gòu)優(yōu)化等問題。主要內(nèi)容如下：
　　首先，對踝關(guān)節(jié)康復(fù)并聯(lián)機(jī)器人的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析，建立踝關(guān)節(jié)康復(fù)并聯(lián)機(jī)器人動平臺轉(zhuǎn)角、角速度與氣動肌肉長度、長度變化速度關(guān)系的運動學(xué)模型。在MATLAB中編制機(jī)構(gòu)運動學(xué)模型運算程序，得到機(jī)構(gòu)運動學(xué)性能曲線圖，據(jù)此設(shè)計出初始狀態(tài)下氣動肌肉所應(yīng)具有的收縮長度

2、，同時，利用該并聯(lián)機(jī)器人的運動學(xué)模型推導(dǎo)出了其速度雅克比矩陣，為動力學(xué)分析做基礎(chǔ)。
　　其次，分析了系統(tǒng)能量的變化關(guān)系，推導(dǎo)出踝關(guān)節(jié)康復(fù)并聯(lián)機(jī)器人各運動部分的動能、勢能表達(dá)式；應(yīng)用第二類拉格朗日動力學(xué)方程，結(jié)合其速度雅克比矩陣，建立了該型并聯(lián)機(jī)器人的動力學(xué)模型；運用 MATLAB軟件編制其動力學(xué)模型程序，繪制出給定結(jié)構(gòu)參數(shù)時的機(jī)器人動力學(xué)性能算例分析圖。在此基礎(chǔ)上，根據(jù)該并聯(lián)機(jī)器人具有三處機(jī)構(gòu)參數(shù)可調(diào)節(jié)的特點，針對不同的康復(fù)運動輸

3、入，結(jié)合其動力學(xué)模型，在MATLAB軟件中建立了該踝關(guān)節(jié)康復(fù)并聯(lián)機(jī)器人的動力學(xué)仿真平臺及其人機(jī)界面，可以隨時得到該并聯(lián)機(jī)器人在不同的結(jié)構(gòu)參數(shù)（3個）及康復(fù)運動模式（14種）下其運動學(xué)及動力學(xué)性能曲線圖。
　　最后，利用三維建模軟件Solidworks和有限元分析軟件ANSYS Workbench對該踝關(guān)節(jié)康復(fù)并聯(lián)機(jī)器人進(jìn)行了裝配體有限元分析，得到了康復(fù)運動過程中氣動肌肉施力最大時其應(yīng)力應(yīng)變分布云圖，據(jù)此對并聯(lián)機(jī)器人的可調(diào)結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)