基于繩索驅(qū)動(dòng)的并聯(lián)康復(fù)機(jī)器人研究.pdf

1、康復(fù)訓(xùn)練機(jī)器人作為一種新型機(jī)器人近年來(lái)得到了快速發(fā)展，它能通過(guò)機(jī)器帶動(dòng)肢體做成千上萬(wàn)次的重復(fù)性的運(yùn)動(dòng)，恢復(fù)肢體功能運(yùn)動(dòng)，從而提高了肢體運(yùn)動(dòng)障礙的患者及老年人的生活質(zhì)量。本文在充分研究人體骨盆運(yùn)動(dòng)規(guī)律的基礎(chǔ)上，提出了基于繩索驅(qū)動(dòng)技術(shù)的并聯(lián)康復(fù)訓(xùn)練機(jī)器人設(shè)計(jì)方案。主要工作如下：
　　分析了正常人步態(tài)過(guò)程中骨盆的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，確立了骨盆運(yùn)動(dòng)的自由度輸出類(lèi)型，設(shè)計(jì)了用于骨盆運(yùn)動(dòng)控制的并聯(lián)康復(fù)機(jī)器人。該機(jī)器人不僅可以滿足骨盆與下肢的協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)，同

2、時(shí)也給患者提供一定的輔助力，在減重的基礎(chǔ)上，達(dá)到較好的訓(xùn)練效果。
　　采用封閉矢量四邊形法和Newton-Raphson迭代法建立了該繩索驅(qū)動(dòng)并聯(lián)平臺(tái)運(yùn)動(dòng)學(xué)正、逆解計(jì)算模型；通過(guò)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)方程的建立，得到了繩索運(yùn)行速度、加速度與骨盆運(yùn)動(dòng)速度、加速度之間的關(guān)系；對(duì)骨盆的運(yùn)動(dòng)軌跡進(jìn)行了規(guī)劃，仿真出了驅(qū)動(dòng)繩索長(zhǎng)度、速度及加速度的變化規(guī)律。
　　建立了并聯(lián)機(jī)器人靜力學(xué)力螺旋平衡方程；利用Monte-Carlo算法，對(duì)繩索驅(qū)動(dòng)并聯(lián)機(jī)

3、器人的工作空間進(jìn)行了計(jì)算分析；建立了機(jī)器人動(dòng)平臺(tái)、驅(qū)動(dòng)器及系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)模型；對(duì)機(jī)器人的剛度進(jìn)行了分析，得到了并聯(lián)機(jī)器人的剛度矩陣及齊次剛度矩陣，給出了剛度矩陣的評(píng)價(jià)指標(biāo)。
　　在理論分析及數(shù)值仿真的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)并制作了繩驅(qū)動(dòng)并聯(lián)機(jī)器人的框架結(jié)構(gòu)、驅(qū)動(dòng)模塊及控制系統(tǒng)，并搭建了繩驅(qū)動(dòng)康復(fù)機(jī)器人的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)；通過(guò)工控機(jī)給運(yùn)動(dòng)控制卡發(fā)送指令，實(shí)現(xiàn)了并聯(lián)康復(fù)機(jī)器人在軌跡規(guī)劃下的運(yùn)動(dòng)控制；運(yùn)動(dòng)控制實(shí)驗(yàn)與理論仿真部分相互驗(yàn)證，從而證明了該機(jī)器人構(gòu)