前言：尋找寫作靈感？中文期刊網(wǎng)用心挑選的上肢康復(fù)機(jī)器人機(jī)械設(shè)計(jì)研究，希望能為您的閱讀和創(chuàng)作帶來(lái)靈感，歡迎大家閱讀并分享。

一、上肢康復(fù)機(jī)器人的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

在實(shí)際的上肢康復(fù)機(jī)器人開展工作的過(guò)程中，其工作模式主要有主動(dòng)訓(xùn)練與被動(dòng)訓(xùn)練兩種，其中在主動(dòng)訓(xùn)練模式中：是通過(guò)對(duì)電機(jī)實(shí)時(shí)力矩的檢測(cè)以及空載力矩開展比較來(lái)對(duì)上肢的運(yùn)動(dòng)意圖進(jìn)行判斷，然后通過(guò)上位機(jī)的控制信號(hào)來(lái)對(duì)電機(jī)的運(yùn)動(dòng)實(shí)施控制，從而有效的完成主動(dòng)訓(xùn)練的相關(guān)任務(wù)，這種訓(xùn)練模式在康復(fù)訓(xùn)練的中后期具有廣泛的應(yīng)用，在時(shí)期，通常患者的手臂已經(jīng)具備了一定的運(yùn)動(dòng)能力，在該使其制定出漸進(jìn)性的運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練計(jì)劃，為患者開展針對(duì)性的訓(xùn)練，對(duì)于患者患肢的康復(fù)具有非常重要的作用；在被動(dòng)訓(xùn)練模式中，會(huì)對(duì)患者康復(fù)訓(xùn)練的軌跡與速度進(jìn)行設(shè)定，運(yùn)動(dòng)控制器對(duì)伺服電機(jī)通過(guò)所設(shè)定的參數(shù)來(lái)進(jìn)行控制，從而帶動(dòng)患者的患肢做一定速度與軌跡的康復(fù)訓(xùn)練，這在康復(fù)訓(xùn)練的早期，主要是以臨床搶救為主要內(nèi)容，這能夠有效的實(shí)現(xiàn)肢體的基本運(yùn)動(dòng)，對(duì)于預(yù)防患者關(guān)節(jié)的變形與萎縮具有非常重要的作用。

二、上肢康復(fù)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)學(xué)分析

上肢康復(fù)機(jī)器人的機(jī)械手臂實(shí)質(zhì)上是一系列的關(guān)節(jié)所連接起來(lái)的連桿機(jī)構(gòu)所構(gòu)成的，其各個(gè)關(guān)節(jié)的結(jié)合關(guān)系可以應(yīng)用D-H參數(shù)來(lái)進(jìn)行藐視，在實(shí)際的運(yùn)行過(guò)程中，首先需要對(duì)各個(gè)關(guān)節(jié)的坐標(biāo)系來(lái)進(jìn)行定義，之后依據(jù)機(jī)器人的結(jié)構(gòu)來(lái)對(duì)D-H參數(shù)表進(jìn)行獲取，這里所說(shuō)的D-H參數(shù)表主要有：轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)角位移θ、桿件扭角α、移動(dòng)關(guān)節(jié)線位移d、桿件長(zhǎng)度a幾個(gè)分量組成，或者能夠?qū)δ骋粭U件相對(duì)于前一桿件的位姿予以有效的描述。在康復(fù)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)學(xué)方程的求解過(guò)程中，應(yīng)用幾何法來(lái)進(jìn)行求解，先應(yīng)用前兩個(gè)關(guān)節(jié)所確定的平面，應(yīng)用三角形公式推出前兩個(gè)關(guān)節(jié)的解，然后再應(yīng)用已經(jīng)解出的參數(shù)對(duì)子空間位姿矩陣進(jìn)行求解，最終能夠求出第三個(gè)關(guān)節(jié)的解。

三、上肢康復(fù)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真分析

在上肢康復(fù)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真過(guò)程中，應(yīng)用Matab軟件來(lái)開展數(shù)值分析，使各個(gè)關(guān)節(jié)從初始位置開始以20°/s的速度開展10s的運(yùn)動(dòng)，對(duì)末端點(diǎn)在基坐標(biāo)各個(gè)坐標(biāo)軸上的坐標(biāo)值進(jìn)行記錄，這能夠得到機(jī)器人末端點(diǎn)的位移曲線，然后應(yīng)用ADAMS軟件來(lái)開展機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)仿真。仿真機(jī)器人的機(jī)構(gòu)模型是通過(guò)康復(fù)機(jī)器人的三維模型等效簡(jiǎn)化之后來(lái)進(jìn)行導(dǎo)入，其仿真結(jié)構(gòu)等效于實(shí)際機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)結(jié)果，另一方面，應(yīng)用ADAMS軟件與Matlab軟件，能夠得到機(jī)器人末端點(diǎn)的速度與相關(guān)的加速度曲線，通過(guò)對(duì)所得到的曲線圖進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，末端點(diǎn)的位移與速度曲線的大小與性狀都是相同的。通過(guò)對(duì)加速度曲線仿真圖進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，其在仿真的開始階段存在震蕩，對(duì)震蕩產(chǎn)生的原因進(jìn)行分析，主要是由于電機(jī)初始時(shí)的勻速設(shè)置所導(dǎo)致的加速度的突變，這會(huì)導(dǎo)致出現(xiàn)震蕩，這也是理論與實(shí)際之間的誤差，1秒之后，兩者的加速度曲線的大小與形狀也能夠保持一致，所以可以得出這樣的結(jié)論：Matlab的計(jì)算結(jié)果能夠與ADAMS的仿真結(jié)果基本保持一致，這一結(jié)論的得出也成功驗(yàn)證了機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)模型的正確性。在患者開展康復(fù)運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，應(yīng)用上肢康復(fù)機(jī)器人，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單可靠、成本低的特點(diǎn)，并且其具有良好的應(yīng)用效果，本文就主要對(duì)其機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、運(yùn)動(dòng)學(xué)分析以及運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真進(jìn)行了簡(jiǎn)單分析，對(duì)于實(shí)際的上肢康復(fù)機(jī)器人的設(shè)計(jì)與應(yīng)用具有一定的參考價(jià)值。

作者：翟雁 王立新 單位：安陽(yáng)工學(xué)院機(jī)械工程學(xué)院