可穿戴式外骨骼機(jī)器人踝關(guān)節(jié)的設(shè)計(jì)與分析.pdf

1、本文以設(shè)計(jì)新型并聯(lián)可穿戴式外骨骼機(jī)器人踝關(guān)節(jié)為研究目的。在人體這一特殊的環(huán)境下，以機(jī)構(gòu)的安全性、穿戴性和可控性為設(shè)計(jì)準(zhǔn)則，對并聯(lián)機(jī)構(gòu)進(jìn)行結(jié)構(gòu)綜合優(yōu)選，并在此基礎(chǔ)上對優(yōu)選得到的機(jī)構(gòu)進(jìn)行球副位置優(yōu)化設(shè)計(jì)，得到所需要的新型外骨骼踝關(guān)節(jié)機(jī)構(gòu)，并加以工作空間和靈巧度分析，以及運(yùn)動學(xué)建模仿真，對設(shè)計(jì)的機(jī)構(gòu)進(jìn)行驗(yàn)證分析。
　　首先，根據(jù)踝關(guān)節(jié)的運(yùn)動類型零平移三轉(zhuǎn)動，綜合出能完成零平移三轉(zhuǎn)動的并聯(lián)機(jī)構(gòu)17種，加以分析對比分類，以踝關(guān)節(jié)機(jī)構(gòu)的可穿戴

2、性、可控性、驅(qū)動安放難易性以及動力學(xué)復(fù)雜性按一定的權(quán)重比進(jìn)行綜合評比，得出最佳機(jī)構(gòu)為3-SPS/S并聯(lián)機(jī)構(gòu)。并且對優(yōu)選出的3-SPS/S并聯(lián)機(jī)構(gòu)進(jìn)行了輸出特征驗(yàn)證分析。
　　其次，對3-SPS/S并聯(lián)機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動學(xué)分析，通過MATLAB軟件得到了該機(jī)構(gòu)在約束條件下的工作空間，而且著重的分析了三球副位置分布不同對該并聯(lián)機(jī)構(gòu)工作空間產(chǎn)生的影響。并且以安全性為第一優(yōu)化準(zhǔn)則，避免機(jī)構(gòu)對人體產(chǎn)生二次傷害，對3-SPS/S并聯(lián)機(jī)構(gòu)的三球副位置

3、分布進(jìn)行了優(yōu)化。對優(yōu)化后的機(jī)構(gòu)進(jìn)行了靈巧度分析，通過靈巧度情況對該機(jī)構(gòu)的可控性進(jìn)行了評價(jià)。
　　最后，在CATIA中對3-SPS/S并聯(lián)機(jī)構(gòu)進(jìn)行了三維建模，并通過軟件接口導(dǎo)入仿真軟件 ADAMS中進(jìn)行仿真，通過仿真獲得的數(shù)據(jù)對本文的運(yùn)動學(xué)分析和工作空間分析的正確性進(jìn)行了驗(yàn)證。
　　本文的研究工作為新型外骨骼機(jī)器人的開發(fā)應(yīng)用提供了一定的理論基礎(chǔ)，基于安全性的球副位置優(yōu)化設(shè)計(jì)為外骨骼的設(shè)計(jì)開發(fā)提供了一個(gè)新的思路，基于 ADAMS