2-URS&UPS下肢康复机器人的设计与仿真

随着现代社会的自动化迅速发展,由于事故频发,加上自然灾害和身体疾病导致偏瘫患者增加,必要的康复训练在患者的康复中亦为重要。为了更好的提高康复训练的效果,达到患者不同时期的康复需求,提出一种以2-URS&UPS并联机构为机构原型的下肢康复机器人。该机构具有六自由度,可以做三维复合运动,文中采用5R机构代替虎克铰链,增大了机构的运动空间,利用SolidWorks建模与ADAMS仿真结合的方法,综合不同的康复训练要求,建立康复训练的运动轨迹并进行了模拟运动仿真。仿真结果表明,该下肢康复机器人能满足患者不同时期的康复需求,为下肢康复机器人的设计与研究奠定一定的理论基础。     

坐卧式下肢康复机器人的机构设计与仿真

针对脑卒中早期卧床患者身体虚弱、平衡能力差的特点,提出一种坐卧式下肢康复机器人,可以实现患者下肢在矢状面和冠状面内的空间运动。对这一康复机器人进行机构设计,对其连杆机构进行运动学正反解计算,求解速度雅可比矩阵,并通过五次多项式插值规划路径。为提高这一康复机器人在操作空间中轨迹跟随的准确性,设计比例微分交叉耦合控制器,并通过仿真验证其优越性。     

一种上肢康复机器人的运动仿真与实验研究

近年来中风患者日益增多,针对中风患者上肢康复训练等问题,提出了一种新型的上肢康复机器人,建立了该康复机器人的运动学反解方程,对"8"字形",0"字形",1"字形等典型康复轨迹进行了仿真与实验研究。首先建立运动曲线,并利用MATLAB编程生成轨迹曲线,其次在ADAMS环境中建立机构的虚拟样机,通过仿真可以看出速度和加速度平滑连接,没有突变现象,最后通过实验证明了机构的合理性以及运动学反解的正确性。该研究对后续的动力学以及控制系统的设计奠定了基础。     

一种神经康复机器人的研制

介绍了一种神经康复机器人,阐述了机器人的详细结构、工作原理、使用方法以及在结构上和控制模式上为 了保证患者瘫肢的安全所采取的策略。通过健康人实验证实了该机器人能够满足神经损伤患者康复训练的一般要 求,有望用于患者的临床康复训练。     

下颌康复机器人结构设计与仿真分析

随着颞下颌关节紊乱综合征的日益突显、口腔外创患者的日渐增多,下颌康复训练机器人的研制尤为重要。为达到不同患者在不同康复时期的训练要求,设计了一款以曲柄摇杆机构为主要执行机构的开闭口下颌康复机器人。利用CREO的运动轨迹与设计要求一致。仿真结果表明,所设计的开闭口下颌康复机器人可以满足不同患者在不同康复时期的训练要求,为下颌康复机器人的设计研究奠定了一定的基础。     

实现滚法中医推拿并串混联机器人的研究

从分析中医推拿主流手法滚法与按揉法的自由度着手,提出一种4SPS-1RCRR型的5自由度并联机器人机构。针对滚法手法滚动频率较高的特点,增加了滚法推拿头机构,进一步提出一种改进型并联与串联机构混联的推拿机器人。在滚法手法中三维移动由并联机构完成,一维转动由推拿头完成。分析了该类机构的拓扑结构、并联机构的运动学反解,并对滚法推拿头进行运动学设计与分析。通过对改进前后模型运用ADMAS软拌进行仿真分析比较,表明该新机型既能避免P副的高频往复运动,又能较好地满足中医推拿中滚法推拿的要求。     

具有关节角反馈的绳驱动拟人臂机器人机构设计与张力分析

将绳驱动与并联机构技术应用于拟人臂机器人上,设计一种绳驱动的串并混联拟人臂机器人。其特点之一是在拟人臂的各个旋转关节安装有旋转编码器,采用关节角反馈的控制方法,提高了机构的控制精度。特点之二是通过刹车线结构的使用,实现了机构肩、肘、腕关节的完全解耦,并根据旋量理论,对肩、腕关节所使用的绳驱动球面并联机构进行弱耦合研究,简化了机构的运动学公式。讨论驱动绳索的张力变化关系,针对绳驱动机构的特点提出相应的混合控制策略,并且通过试验验证了机构的可行性和算法的有效性。     

脐橙采摘机械臂的设计与分析

针对脐橙树的生长环境与脐橙特点,设计了一种无耦合的串并混联结构的脐橙采摘机械臂,首先,在串联结构部分建立了D-H坐标系,完成了对应结构的正、逆解计算;然后,基于求解结果,运用蒙特卡洛算法,利用MATLAB软件得到了其工作空间,并且分析了结构参数对工作空间的影响,得到了优化的结构参数尺寸;最后,借助MTALAB中的机器人工具箱,进行运动分析。机械臂示教运动仿真验证了串联结构正、逆解;运动输出曲线表明了机械臂采摘运动过程平稳;对比机械臂串联结构参数优化前后的工作空间,参数优化后机械臂具有更优的运动空间,运动分析结果表明:所设计的串并混联结构能够实现脐橙采摘的要求。     

基于ADAMS的手康复机器人运动学仿真分析

文中基于手指的生物学特征与ADAMS,设计了一种手指康复训练机器人,机器人通过平行四边形连杆机构进行关节独立驱动,实现对手指的屈曲/伸展运动训练,通过对机构进行运动学仿真,分析了机器人驱动关节速度、角速度及角加速度特性,结果显示符合手指的运动学特性,可以作为手指康复机器人的机构模型。     

卧式下肢康复机器人的设计与研究

针对人体下肢运动能力受损患者,研制了一种新型躺式下肢康复机器人。采用定轨式模拟椭圆形步态轨迹,进行康复训练。应用UG建模,进行了运动学分析和ADAMS仿真,验证了机构设计的可行性,具有一定的研究意义。     

基于钢丝绳-绳套传动的手康复机器人的设计与仿真

为了帮助患者进行手指康复训练,设计了一种新型手康复机器人。首先对人手食指关节进行建模,并对食指关节的耦合运动进行分析。提出了一种连杆+铰链的组合执行结构,连杆结构可以避免相邻手指间的运动干涉,铰链结构则简化了控制方式。使用钢丝绳传动作为机器人系统的传动方式,使得驱动模块和执行模块分离,减少了手部负载。然后在Por/E中设计康复机器人的三维模型,并将模型导入ADAMS中对该机器人进行运动学仿真。仿真结果表明,各关节角度均可达到食指日常活动所需,所设计的机器人结构满足康复训练的要求。最后分析了钢丝绳传动的力学特性,推算了在任意空间姿态下,钢丝绳中的张力计算公式。     

具有关节力矩反馈的上肢康复机器人设计

康复机器人关节的驱动方式和结构设计对控制性能和成本影响较大。提出并验证一种具有低成本、结构紧凑特点和关节动态力矩检测功能的机械设计,并此基础上设计了一款简洁的轻质可穿戴双侧四自由度上肢外骨骼。为了验证驱动关节和整体外骨骼设计的有效性,对其结构设计进行了阐述,并对其分别进行了运动学和动力学建模,通过Matlab对终端活动范围进行了仿真,并对样机的单关节和整体性能进行了测试,实验数据显示这种驱动关节和康复机器人设计表现出较好的控制性能,有良好的研究前景。     

人体肩关节康复机构的性能分析

提出了一种能够帮助病人实现肩关节康复的3-RRS并联机构,首先建立肩关节康复机构的构型,并对其工作原理进行运动学分析,在此基础上对其进行了运动仿真,得出位置作用点的位移、速度和加速度曲线,分析了该机构应用于肩关节康复训练的可行性。仿真分析结果为人机作用点的选择、肩关节康复训练方式的制定及相应的控制方式的选择提供了理论依据。     

基于圆点分析法的工业机器人关节刚度及回差辨识

提出基于圆点分析法进行机器人关节刚度和回差的辨识。建立了机器人的关节刚度及回差的耦合传动误差模型,给出了关节误差及关节重力矩的计算方法。以SRH6C机器人为对象进行了试验验证,验证了方法的可行性,从而为提高机器人的绝对定位精度提供了理论依据。     

一种下肢外骨骼助行康复机器人及康复评价方法

针对下肢瘫痪患者的康复训练需求,设计了一种下肢外骨骼助行康复机器人。描述了外骨骼机器人的机械结构。设计了基于关节角位移的闭环控制系统,将VICON运动捕捉系统采集的正常人体下肢运动关节角作为参考输入信息,控制受试者穿戴外骨骼进行行走、上下台阶动作。完成系统调试后,采用VICON运动捕捉系统捕捉受试者在该控制系统下的步态,并与正常人体步态作对比,验证了控制算法的正确性。定义了下肢康复评价标准RMP,使用设计的外骨骼康复机器人进行患者跟踪康复训练实验,验证了助行康复机器人的有效性。     

人体下肢康复外骨骼机器人仿真分析与实验

为了加快人体下肢损伤的康复速度,防止下肢瘫痪者肌肉萎缩,设计了一个高效实用的下肢康复外骨骼机器人。通过研究人体运动机理以及收集人体各关节运动数据,以舒适、高效及适宜不同体型人群为目标建立外骨骼的3D模型,并推导出下肢外骨骼的D-H数学模型公式,建立髋关节,膝关节,踝关节的位姿坐标方程。以ADAMS软件为基础进一步对外骨骼机器人进行关节受力和步态合理性仿真,为实物的搭建提供可行性依据。最后搭建样机实验平台验证外骨骼设计的合理性。     

下肢外骨骼行走康复机器人研究与设计

外骨骼机器人是一种可穿戴在操作者身体外部的一种机械装置,提供保护、身体支撑和运动等功能。文中设计了一种外骨骼行走康复机器人,该外骨骼康复机器人单下肢具有3个自由度,利用较少却必须的自由度来实现行走,降低了机构的复杂程度,提高了装置的效率,借助此外骨骼辅助患者摆脱轮椅站立起来并行走,通过采集拐杖与地面的接触信息来控制膝关节和髋关节的屈伸运动,从而帮助患者实现跨步。     

基于ADAMS的六足仿生机器人结构设计及运动仿真

为了提高六足仿生机器人对工作环境的适应性及工作的灵活性,在分析仿生甲虫机体形态和结构特点的基础上,以甲虫为摹本,设计了一种性能优越、结构简单的六足对称的纲昆虫结构机器人,利用CATIA三维造型软件生成三维实体模型,将其导入ADAMS建立虚拟样机动力学模型。对其进行六足机器人在平坦地面上直线行走步态和定点转弯步态分析,得到了运动学和动力学特性曲线,验证了机器人结构的合理性和运动的可行性。为机器人数值计算及物理样机的研制提供理论依据,也为实现六足仿生机器人的精确控制创造条件。     

一种步态康复训练机器人设计

针对下肢运动障碍的患者数量逐年增多,提出并设计了一种步态康复训练机器人。根据步态康复训练的要求,完成了机器人的整体结构设计和控制系统设计,制作了机器人样机,并利用INSENCO人体步态分析系统,进行了大量的人体实验,测量和记录人体步态参数。实验结果表明,所设计的步态康复训练机器人实现了自由移动和体重支承,且体重支承机构高度可调、体重支承拉力大小可调,可以达到康复训练目的。