(2-SPS+PU)&R混联式踝关节康复机器人及运动学性能分析

基于踝关节康复机理及中医牵引疗法,提出一种(2-SPS+PU)&R混联式踝关节康复机器人。该机器人不仅能实现踝关节的三维转动康复,还能实现踝关节沿小腿方向的牵伸运动。基于螺旋理论对2-SPS+PU并联机构自由度进行计算。采用闭环矢量法对其位置逆解及速度雅可比矩阵求解。使用ADAMS软件对(2-SPS+PU)&R混联机构进行运动学仿真。仿真结果表明:该机构能够较好地达到踝关节康复所需的运动范围,即趾屈、背伸运动时的最大值分别为25°和20°;内收、外展运动时的最大值均为30°;内翻、外翻运动时的最大值均为20°;牵伸运动时的最大值为25 mm,满足受损踝关节的康复需求。

轮足复合式救援机器人机构建模与误差分析

为提高轮足复合式救援机器人末端执行器的精度,通过建模将末端可控和不可控的几何误差源分离,指导机构的精度设计和运动学标定。以三自由度(3-DOF)混联机械腿为研究对象,研究少自由度串并混联机构的误差建模方法。首先,基于仿生学原理提出(2-UPS+U)&R串并混联机构,以此为基础设计轮足复合式救援机器人;其次,基于空间向量链方法建立坐标系,分析几何误差源,研究其对末端位置误差的影响;然后,利用统计模型描述该影响,由灵敏度分析结果得出在加工装配过程中必须严格控制万向节和转动关节误差;最后,进行了单腿样机足端点运动轨迹跟踪实验。实验结果证明了上述方法的可行性和正确性。

混联式腕关节康复机构的运动学仿真及康复效果评估

针对腕关节损伤或功能性退化患者,基于(2-RPS/UPU)&R混联机构提出一种可穿戴式腕关节康复机器人。用SolidWorks进行三维建模,导入Adams中进行正逆运动学仿真,在整个仿真过程中,曲线光滑,没有突变点,说明该腕关节康复机器人稳定性好,安全性强。利用AnyBody提取康复训练时腕关节处肌肉相关力学的变化参数,并对康复效果进行评估,结果表明该机器人带动手腕做康复运动时,腕关节周围肌肉的活动度和收缩情况符合康复医学的相关规律,不会对肌肉造成二次伤害,满足受损腕关节的康复需求。