基于ADAMS外骨骼康復(fù)機(jī)械手的設(shè)計和仿真分析.pdf

1、外骨骼康復(fù)機(jī)械手系統(tǒng)是機(jī)器人研究領(lǐng)域中的一個重要分支，是一種與人體手部關(guān)節(jié)類似，并且依附于人體手部的外部系統(tǒng)。本文從患者實用的角度出發(fā)對人體上肢的運動原理進(jìn)行分析，根據(jù)人體手部結(jié)構(gòu)特點以及可穿戴外骨骼康復(fù)機(jī)械手的功能要求，在原有外骨骼康復(fù)機(jī)械手機(jī)械結(jié)構(gòu)的設(shè)計基礎(chǔ)上，進(jìn)一步作了以下工作:
　　 1.對外骨骼康復(fù)機(jī)械手進(jìn)行綜述
　　 介紹了外骨骼機(jī)械手在康復(fù)領(lǐng)域的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀。查閱與之相關(guān)的參考資料，了解外骨骼機(jī)械手在輔助

2、患者進(jìn)行醫(yī)療康復(fù)中的作用及有關(guān)外骨骼康復(fù)機(jī)械手的結(jié)構(gòu)設(shè)計。
　　 2.外骨骼康復(fù)機(jī)械手結(jié)構(gòu)的設(shè)計
　　 對已有的外骨骼手部康復(fù)設(shè)備進(jìn)行分析和提煉，根據(jù)人機(jī)合作的特點?？紤]到人體手指結(jié)構(gòu)的特點以及可穿戴外骨骼康復(fù)機(jī)械手的功能，利用設(shè)計軟件Pro/E對已有外骨骼康復(fù)機(jī)械手的結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)設(shè)計，使外骨骼康復(fù)機(jī)械手能夠滿足輔助人體手部康復(fù)的功能，并說明了外骨骼康復(fù)機(jī)械手的結(jié)構(gòu)原理。
　　 3.基于ADAMS的外骨骼康復(fù)機(jī)械

3、手運動學(xué)分析
　　 利用連桿坐標(biāo)系的D-H方法，分別建立了三指節(jié)和二指節(jié)外骨骼機(jī)械手的運動模型，分別進(jìn)行了兩種情況下的運動學(xué)分析，并將兩種分析結(jié)果進(jìn)行比較，驗證本課題設(shè)計思路的正確性。
　　 4.外骨骼康復(fù)機(jī)械手的動力學(xué)分析與仿真
　　 用其次變換法和二階拉格朗日逆動力學(xué)方法求出外骨骼康復(fù)機(jī)械手的驅(qū)動力;基于運動坐標(biāo)系及達(dá)朗貝爾原理的牛頓-歐拉方法來建立相應(yīng)的動力學(xué)方程求出外骨骼康復(fù)機(jī)械手關(guān)節(jié)力矩，完成外骨骼康復(fù)

4、機(jī)械手的動力學(xué)分析。在兩種不同假設(shè)的情況下，對外骨骼康復(fù)機(jī)械手進(jìn)行動力學(xué)仿真。本文將人體手部的三個指節(jié)假設(shè)成二個指節(jié)，把外骨骼康復(fù)機(jī)械手設(shè)計成為一個二指節(jié)的康復(fù)設(shè)備。首先在理想狀態(tài)下，外骨骼康復(fù)機(jī)械手的兩個指節(jié)處沒有外力作用時，經(jīng)多次試驗得到一個適合人手舒適運動的氣缸驅(qū)動速度范圍;再假設(shè)外骨骼機(jī)械手的兩個指節(jié)處分別受到300N的作用反力時，運用ADAMS平臺仿真得出兩個手指驅(qū)動氣缸的驅(qū)動力的曲線圖，根據(jù)得出的數(shù)據(jù)可以計算出驅(qū)動氣缸的功率