一种绳驱动并联康复机器人空间安全墙分析及回归轨迹规划方法

摘要

在步态康复训练期间,偏瘫或中风患者容易发生肌肉痉挛,从而导致不能支撑自身而失去平衡,造成二次伤害。针对上述问题,设计了一种由8根绳索驱动的6自由度并联康复机器人,不仅能对患者进行步态训练,还能对患者实施有效的防跌倒保护。首先,对机器人构型进行描述,并利用封闭矢量四边形法建立其运动学模型;其次,结合绳索驱动的特性,依据静力学分析,提出一种机器人力控工作空间的概念及其求解方法。为了避免患者失去平衡后受到二次伤害,基于力控工作空间,进一步提出了一种空间轨迹安全墙,对患者可能会出现的待保护位形进行了分类,并分别研究了其回归安全墙内的空间轨迹路径规划方法。最后,选取了两类不同的待保护位形,研究其沿回归轨迹运动时绳索长度和绳索拉力的变化情况,验证了回归安全墙轨迹规划方法的有效性和合理性。