踝關(guān)節(jié)康復(fù)并聯(lián)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)學(xué)分析及仿真.pdf

1、踝關(guān)節(jié)扭傷是骨科臨床常見(jiàn)病，易造成踝關(guān)節(jié)不穩(wěn)而出現(xiàn)反復(fù)扭傷和關(guān)節(jié)活動(dòng)度障礙等后遺癥。臨床試驗(yàn)證明：踝關(guān)節(jié)扭傷后的康復(fù)治療可以實(shí)現(xiàn)踝關(guān)節(jié)功能的最大恢復(fù)，避免后遺癥的發(fā)生。目前臨床使用的踝關(guān)機(jī)康復(fù)器械功能單一，不能滿足康復(fù)治療的全部需要?；诓⒙?lián)機(jī)構(gòu)的踝關(guān)節(jié)康復(fù)機(jī)器人處于研究階段，并且大都存在成本過(guò)高、噪音大、使用不方便等缺點(diǎn)，不適合家庭使用。 在并聯(lián)機(jī)構(gòu)中，機(jī)構(gòu)構(gòu)型決定了機(jī)器人的特性。因此，作者從踝關(guān)節(jié)康復(fù)機(jī)理出發(fā)，在分析和比較了

2、當(dāng)前可以實(shí)現(xiàn)踝關(guān)節(jié)康復(fù)治療的各種并聯(lián)機(jī)構(gòu)后，提出了一種帶有中心支撐軸的、旋轉(zhuǎn)輸入型的新型3-RSS/RU三自由度并聯(lián)機(jī)器人。該機(jī)器人可實(shí)現(xiàn)三軸旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，符合踝關(guān)節(jié)康復(fù)治療的需要。 本論文首先推導(dǎo)了3-RSS/RU并聯(lián)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)學(xué)反解方程，并對(duì)位置正解進(jìn)行了分析，推導(dǎo)了速度雅可比矩陣，在此矩陣的基礎(chǔ)上，利用虛功原理得到了力矩傳遞雅可比矩陣，對(duì)力矩的輸入輸出做出了仿真。在運(yùn)動(dòng)學(xué)反解的基礎(chǔ)上，通過(guò)邊界數(shù)值搜索的方法，對(duì)工作空間各截面

3、進(jìn)行了分析，繪制出了工作空間的三維曲面圖，得出了工作空間的形狀，討論了尺寸參數(shù)對(duì)工作空間的影響并得出了相應(yīng)的結(jié)論。然后利用空間模型理論研究了該并聯(lián)機(jī)器人的速度各向同向性，并繪制了性能圖譜，為今后的優(yōu)化設(shè)計(jì)奠定了基礎(chǔ)。 在反解的基礎(chǔ)上，采用參數(shù)化設(shè)計(jì)和人機(jī)交互相結(jié)合的方法，用MATLAB開(kāi)發(fā)了3-RSS/RU并聯(lián)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)和工作空間仿真系統(tǒng)。該系統(tǒng)驗(yàn)證了3-RSS/RU并聯(lián)機(jī)器人符合踝關(guān)節(jié)康復(fù)治療的需要，并對(duì)提高其設(shè)計(jì)效率具有一