實用新型中醫(yī)推拿機器人機械臂結(jié)構(gòu)設計與研究.pdf

1、隨著生活水平的不斷提高,人們的健康保健意識越來越強,經(jīng)濟簡便、平穩(wěn)可靠、無任何副作用的傳統(tǒng)中醫(yī)推拿成為深受廣大人民群眾喜愛的養(yǎng)生保健措施。中醫(yī)推拿具有疏通經(jīng)絡、調(diào)和氣血的效果。對正常人而言,可增強人體的免疫力和身體機能;對病人而言,既可使局部癥狀消退,又可加速恢復患部的功能,從而收到良好的治療效果。為使得中醫(yī)推拿能有更廣泛可靠的應用,人們希望能設計一種準確可靠地完成中醫(yī)推拿動作,最終能夠代替人工按摩的中醫(yī)推拿機器人。本文采用的是串并混聯(lián)

2、的中醫(yī)推拿機器人的方案,根據(jù)已有的并聯(lián)推拿機構(gòu),設計出與之配套的中醫(yī)推拿機械臂,使得并聯(lián)機構(gòu)能有更大的工作空間和靈活的姿態(tài)控制。關于中醫(yī)推拿機械臂的研究內(nèi)容主要包括:
　　 第一,分析了較為常見的五種推拿手法以及其運動學、動力學特征,并根據(jù)這些特征和推拿實際需求,對中醫(yī)推拿機器人的設計要求進行了量化。結(jié)合常見機器人結(jié)構(gòu)特點和推拿機器人的設計要求,提出了與并聯(lián)推拿機構(gòu)配套的中醫(yī)推拿機械臂的總體方案。
　　 第二,基于機械臂

3、結(jié)構(gòu)的總體方案,完成了機械臂機械系統(tǒng)的設計。依據(jù)結(jié)構(gòu)緊湊原則,選定腕部的基本機構(gòu)形式,并確定了腕部的傳動系統(tǒng)設計方案;根據(jù)機械臂的靜力學分析,選擇了合適的電機、減速器;為降低機械臂運動過程中各桿件自重引起的不平衡力矩、防止突然斷電的情況下機械臂發(fā)生意外,對機械臂的大臂、小臂進行了平衡設計;并在此基礎上在Pro/E中建立了機械臂機械系統(tǒng)的三維模型。
　　 第三,利用D-H矩陣方法對機械臂進行了運動學分析,求解機械臂的運動學正反解,

4、以便準確地描述機械臂的位姿,并通過ADAMS進行了運動學仿真,分析了機械臂的位移、速度和加速度曲線。通過蒙特卡洛方法得到機械臂的工作空間,確保其可以滿足推拿機器人的工作空間要求。
　　 第四,采用拉格朗日方程建立機械臂動力學方程,并通過ADAMS仿真獲得各關節(jié)在不同工況下進行動力學仿真,測得各關節(jié)的力矩值,可以為電機選型提供參照。
　　 第五,為驗證機械臂設計方案的合理性,在ANSYS Workbench中對機械臂的薄弱