基于并联机构的腿部康复机器人运动单元研究

摘要

随着科技的发展，康复机器人作为康复工程领域中的一大分支，在新世纪应用前景广泛。目前国内外的研究表明，下肢康复机器人中踝关节的康复机器人的研究较多，然而缺乏膝关节和髋关节的联合训练。针对于腿部活动功能障碍患者的康复训练的特点，设计了一种腿部康复机器人运动单元。　　文章根据康复医学理论，在综合分析了几种康复机构原型的基础上，确定了腿部康复机器人腿部运动单元的机构原型。提出了一种基于六自由度的2-URS&UPS并联机构的腿部康复机器人运动单元，由UPS支链和2-URS支链组成，采用球面5-R机构代替传统的虎克铰，具有结构紧凑，对称性好的特点。　　采用矢量法进行了位置反解分析，利用MATLAB编程求解位置反解。对腿部康复机器人运动单元进行了工作空间分析，采用边界搜索法绘制了腿部康复机器人运动单元的三维工作空间立体图，分析了结构参数的变化对工作空间大小的影响，并通过MATLAB绘制了影响曲线图。　　采用拆杆法对各构件进行了静力学分析，并通过MATLAB编程绘制了动平台在运动过程中 URS支链中各运动副的受力和力矩曲线图。并根据人体下肢运动特点和下肢关节的活动范围，综合患者初期康复的需求进行了轨迹规划。利用 SolidWorks三维绘图软件建立腿部康复机器人运动单元的三维模型，对其进行了运动学仿真分析，并绘制了康复训练的运动轨迹图。　　该课题研究的2-URS&UPS并联机构康复机器人腿部运动单元，为下肢康复机器人的研究和发展奠定了一定的理论基础，在机构的应用上满足了患者对于不同时期的康复需求。

目录

封面

声明

中文摘要

英文摘要

目录

引言

第1章 绪论

1.1 研究背景

1.2 国内外研究现状与分析

1.3 下肢康复机器人的发展方向

1.4 研究意义和研究内容

第2章 康复医学基础及腿部训练机器人机构原型的确定

2.1 康复医学基础

2.2 康复训练机理及关节运动

2.3 康复训练机器人机构原型的比较分析

2.4 腿部康复训练机器人机构原型的确定

2.5 本章小结

第3章 位置分析反解

3.1 位置分析概述

3.2 自由度计算

3.3 位置反解计算

3.4 本章小结

第4章 工作空间分析

4.1 工作空间概述

4.2 工作空间的影响因素

4.3 腿部康复机器人运动单元的工作空间分析

4.3 结构参数优化

4.4本章小结

第5章 静力学分析

5.1 概述

5.2 静力学求解

5.3 运动过程中的受力分析

5.4 本章小结

第6章 机构设计与仿真

6.1 概述

6.2 腿部康复机器人运动单元的机构设计

6.3 腿部康复机器人运动单元的仿真

6.4 本章小结

结论

参考文献

致谢

导师简介

作者简介

学位论文数据集