基于繩索驅(qū)動的并聯(lián)康復(fù)機器人研究.pdf

1、康復(fù)訓(xùn)練機器人作為一種新型機器人近年來得到了快速發(fā)展，它能通過機器帶動肢體做成千上萬次的重復(fù)性的運動，恢復(fù)肢體功能運動，從而提高了肢體運動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動規(guī)律的基礎(chǔ)上，提出了基于繩索驅(qū)動技術(shù)的并聯(lián)康復(fù)訓(xùn)練機器人設(shè)計方案。主要工作如下：
　　分析了正常人步態(tài)過程中骨盆的運動規(guī)律，確立了骨盆運動的自由度輸出類型，設(shè)計了用于骨盆運動控制的并聯(lián)康復(fù)機器人。該機器人不僅可以滿足骨盆與下肢的協(xié)調(diào)運動，同

2、時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)動并聯(lián)平臺運動學(xué)正、逆解計算模型；通過機器人運動學(xué)方程的建立，得到了繩索運行速度、加速度與骨盆運動速度、加速度之間的關(guān)系；對骨盆的運動軌跡進(jìn)行了規(guī)劃，仿真出了驅(qū)動繩索長度、速度及加速度的變化規(guī)律。
　　建立了并聯(lián)機器人靜力學(xué)力螺旋平衡方程；利用Monte-Carlo算法，對繩索驅(qū)動并聯(lián)機

3、器人的工作空間進(jìn)行了計算分析；建立了機器人動平臺、驅(qū)動器及系統(tǒng)的動力學(xué)模型；對機器人的剛度進(jìn)行了分析，得到了并聯(lián)機器人的剛度矩陣及齊次剛度矩陣，給出了剛度矩陣的評價指標(biāo)。
　　在理論分析及數(shù)值仿真的基礎(chǔ)上，設(shè)計并制作了繩驅(qū)動并聯(lián)機器人的框架結(jié)構(gòu)、驅(qū)動模塊及控制系統(tǒng)，并搭建了繩驅(qū)動康復(fù)機器人的實驗平臺；通過工控機給運動控制卡發(fā)送指令，實現(xiàn)了并聯(lián)康復(fù)機器人在軌跡規(guī)劃下的運動控制；運動控制實驗與理論仿真部分相互驗證，從而證明了該機器人構(gòu)