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索控式中央驱动上肢康复机器人
目的 根据居家康复的要求与趋势,针对国内外上肢康复机器人体积庞大、传动链复杂以及驱动噪声大的缺点,设计了一款索控式中央驱动上肢康复机器人.方法 首先采用钢丝绳和同步带组成的传动系统进行动力传递,并采用中央驱动式设计,即将电机驱动设备统一安置于远离患者的底座上;然后通过Solidworks建立三维模型,并设计动力传递系统的总体方案;后通过Solidworks中的Motion模块对机器人肩关节屈曲/伸展运动、肩关节内收/外展运动、肘关节屈曲/伸展运动以及肩肘关节联动运动进行运动学仿真,验证所设计的上肢康复机器人机械臂结构的合理性及设定轨迹的可行性.结果 肩关节、肘关节以及腕关节运动学仿真曲线证实了该上肢康复机器人能够平稳地完成规划的轨迹动作,从而验证了机械结构设计合理,方案可行.结论 索控式中央驱动上肢康复机器人具有动力传递系统轻便以及结构简单的优点,可以协助患者完成各种康复运动.
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中央驱动式上肢康复机器人运动学建模与分析
为在结构上减小机械臂的体积,同时还减小电机噪音、辐射等不良因素对上肢功能障碍患者的影响,本文提出了上肢康复机器人的中央驱动式传动结构.利用Denavit-Hartenberg (D-H)表示法对中央驱动式上肢康复机器人进行运动学建模,得到了其正、逆运动学方程.使用SolidWorks三维建模软件进行三维建模,并让其在预设康复轨迹下进行运动仿真实验,得到了各关节的角度-时间曲线及机械臂手柄的位置-时间曲线.实验结果表明,机械臂手柄能在设定的康复轨迹下运动,验证了中央驱动式结构设计的合理性.同时,由机械臂手柄位置信息通过逆运动学方程计算得到的各关节的角度-时间曲线与从实验中得到的曲线大误差不到3.,验证了所得运动学方程的有效性.
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中央驱动式多自由度上肢康复训练机器人研究
随着社会老龄化的日益严重,脑卒中患者人数逐年增加.相较于传统的康复治疗手段,应用上肢康复机器人治疗具有更高的效率和更好的康复效果,目前也已经成为康复领域的重要发展方向.本文针对当前上肢康复机器人系统的发展现状和不足,并结合各类上肢康复机器人产品的发展趋势,设计了一款多能帮助患者完成6个自由度(3个驱动自由度,3个欠驱动自由度)训练的索控式中央驱动上肢康复训练机器人.综合考虑机器人结构与常见的多关节复合康复训练动作,选用关节空间规划法中的三次多项式法设计了进食、抬臂收展两条运动轨迹,并在MATLAB中绘制出机器人的运动轨迹曲线,为进行科学有效的被动康复训练奠定了基础.后本文试制了实验样机,完成了机械结构与设计轨迹的验证.
