并联踝康复机器人的设计与运动性能评价 被引量：27

1

作者 李剑锋 张凯 +2 位作者 张雷雨 张子康 左世平 《机械工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第9期29-39,共11页

对于足下垂和马蹄足内/外翻患者,均需对踝关节进行大量、重复性的康复训练,踝康复机器人是弥补人工康复训练不足、降低医师工作强度的关键设备。将踝关节的解剖结构及运动特性考虑在内,提出并研制2-UPS/RRR型并联踝康复机器人样机,可保... 对于足下垂和马蹄足内/外翻患者,均需对踝关节进行大量、重复性的康复训练,踝康复机器人是弥补人工康复训练不足、降低医师工作强度的关键设备。将踝关节的解剖结构及运动特性考虑在内,提出并研制2-UPS/RRR型并联踝康复机器人样机,可保证人-机转动中心近似重合。同时,搭建了作用力/矩信息采集平台,实现踝关节的被动、主动及人机交互训练,提高了机器人、患者及医师之间的交互能力。建立了踝康复机器人的运动学模型,通过求解其位置逆解,得到了机器人的理论工作空间。借助机器人样机的3转动自由度,精确地测量得到踝关节全域范围内的生理运动范围。通过机器人样机的全范围自主运动,记录并获得装置的有效工作空间,机器人有效工作空间小于理论工作空间,有效工作空间的测量具有较大的实际意义。进一步,对比分析机器人样机的有效工作空间和踝关节生理运动范围可知,两者在踝全域运动范围内的吻合度可达95%,较好地保障了踝关节康复所需要的运动空间。基于并联踝康复机器人的量纲一速度雅可比矩阵,对机器人的可操作度、灵巧性等运动学性能进行了分析,结果表明踝康复机器人在工作空间内不存在奇异位形且具有良好的运动学性能。 展开更多

关键词 并联机构 踝康复机器人 工作空间 运动学性能 灵活性

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新型RR-RURU踝关节康复机器人机构的设计与分析 被引量：13

2

作者 张彦斌 荆献领 +1 位作者 韩建海 陈子豪 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第14期1734-1741,共8页

基于无耦合RR-RURU转动并联机构设计出一种新型踝关节康复机器人。利用螺旋理论对机构进行了运动输出特性分析和自由度计算;推导出机构动平台的姿态方程和角速度方程,讨论了机构满足运动学完全各向同性的结构条件;根据机构分支运动链的... 基于无耦合RR-RURU转动并联机构设计出一种新型踝关节康复机器人。利用螺旋理论对机构进行了运动输出特性分析和自由度计算;推导出机构动平台的姿态方程和角速度方程,讨论了机构满足运动学完全各向同性的结构条件;根据机构分支运动链的运动螺旋系的线性相关性,分析了机构的运动学奇异性并给出其奇异位形;研究了机构的工作空间,得到其可达工作空间的三维图形。绘制出新型踝关节康复机器人的CAD模型,利用临床医学步态分析数据(CGA)得到其输出角位移曲线,并对其动力学进行了虚拟样机仿真。研究结果为该新型踝关节康复机器人的样机试制提供了理论基础。 展开更多

关键词 踝关节康复机器人 并联机构 运动学分析 奇异性 工作空间

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(2-SPS+PU)&R混联式踝关节康复机器人及运动学性能分析 被引量：13

3

作者 樊晓琴 李瑞琴 +2 位作者 李庠 郭旺旺 王秀娇 《机械科学与技术》 CSCD 北大核心 2019年第7期1035-1040,共6页

基于踝关节康复机理及中医牵引疗法,提出一种(2-SPS+PU)&R混联式踝关节康复机器人。该机器人不仅能实现踝关节的三维转动康复,还能实现踝关节沿小腿方向的牵伸运动。基于螺旋理论对2-SPS+PU并联机构自由度进行计算。采用闭环矢量法... 基于踝关节康复机理及中医牵引疗法,提出一种(2-SPS+PU)&R混联式踝关节康复机器人。该机器人不仅能实现踝关节的三维转动康复,还能实现踝关节沿小腿方向的牵伸运动。基于螺旋理论对2-SPS+PU并联机构自由度进行计算。采用闭环矢量法对其位置逆解及速度雅可比矩阵求解。使用ADAMS软件对(2-SPS+PU)&R混联机构进行运动学仿真。仿真结果表明:该机构能够较好地达到踝关节康复所需的运动范围,即趾屈、背伸运动时的最大值分别为25°和20°;内收、外展运动时的最大值均为30°;内翻、外翻运动时的最大值均为20°;牵伸运动时的最大值为25 mm,满足受损踝关节的康复需求。 展开更多

关键词 (2-SPS+PU)&R 踝关节 康复机器人 混联机构 运动学

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踝关节康复机器人主动训练柔顺控制研究 被引量：10

4

作者 刘延斌 庞翔元 +2 位作者 张彦斌 郭冰菁 韩建海 《系统仿真学报》 CAS CSCD 北大核心 2020年第1期54-60,共7页

为保证踝关节康复机器人能为主动康复训练的患者准确提供任意性质的训练力,以气动肌肉冗余并联驱动踝关节康复机器人为对象,研究无误差力跟踪方法和主动训练柔顺控制策略。建立了踝关节康复机器人的动力学模型,基于阻抗控制理论研究了... 为保证踝关节康复机器人能为主动康复训练的患者准确提供任意性质的训练力,以气动肌肉冗余并联驱动踝关节康复机器人为对象,研究无误差力跟踪方法和主动训练柔顺控制策略。建立了踝关节康复机器人的动力学模型,基于阻抗控制理论研究了无误差力跟踪的轨迹规划方法,运用李亚谱诺夫稳定性理论提出了气动肌肉冗余并联驱动的柔顺控制策略,以助力和抗阻两种主动训练模式为例,进行了康复训练控制仿真,结果表明,所提出的力跟踪方法和柔顺控制策略不仅能确保主动训练的安全性,还能为训练提供任意而准确的助力和阻力。 展开更多

关键词 踝关节康复机器人 主动康复训练 力跟踪 柔顺控制 气动肌肉

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一种新型踝关节康复机器人系统设计 被引量：9

5

作者 王同 王春宝 +1 位作者 韦建军 刘铨权 《机械设计与研究》 CSCD 北大核心 2021年第1期47-53,共7页

脑卒中患者因运动功能神经损伤造成肢体运动功能障碍,对患者日常生活水平造成严重影响。踝关节作为人体下肢的承重关节,是维持人体站立、行走和跑跳等运动的关键部位,也是卒后康复训练的重要内容。人工训练模式治疗师工作强度大,且因治... 脑卒中患者因运动功能神经损伤造成肢体运动功能障碍,对患者日常生活水平造成严重影响。踝关节作为人体下肢的承重关节,是维持人体站立、行走和跑跳等运动的关键部位,也是卒后康复训练的重要内容。人工训练模式治疗师工作强度大,且因治疗师临床经验差异造成康复训练效果不同。现有康复辅助器械以健康者踝关节运动模型为基础,忽略了患者的个性化差异。本文利用人体左右对称的生理特征,提出一种新型的踝关节康复机器人,模拟治疗师康复手法,实现踝关节趾屈/背屈,内旋/外旋和内翻/外翻训练。该机器人由两个对称机构组成,允许脑卒中患者根据个体差异进行踝关节康复训练。通过运动学分析验证了踝关节康复机器人的机构设计的合理性。由于踝关节康复需要恢复力量和关节活动度,开发了两种踝关节训练模式:被动训练和融合训练。实验证明,在被动训练模式下,患者偏瘫侧踝关节可以活动到设定角度。在融合训练模式下,患者可以利用健侧踝关节的运动信息镜像映射到偏瘫侧踝关节进行训练。实验结果表明,新型踝关节康复机器人能够满足踝关节康复训练需求。 展开更多

关键词 踝关节 康复机器人 主/被动训练 融合训练

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基于虚拟现实的踝关节康复机器人的综述 被引量：4

6

作者 张小俊 刘更谦 +2 位作者 何春燕 路光达 岳宏 《机电产品开发与创新》 2006年第1期29-31,共3页

根据国内外踝关节康复器械的研究现状,提出了基于虚拟现实的踝关节康复机器人的构成,其本质是一种触觉感知接口。从医学、虚拟现实技术和触觉感知接口技术的角度,阐述了亟待解决的虚拟现实建模、三维图形处理、系统融合、透明性、灵敏... 根据国内外踝关节康复器械的研究现状,提出了基于虚拟现实的踝关节康复机器人的构成,其本质是一种触觉感知接口。从医学、虚拟现实技术和触觉感知接口技术的角度,阐述了亟待解决的虚拟现实建模、三维图形处理、系统融合、透明性、灵敏度等关键技术。分析了康复方案及功能评价策略的制定。 展开更多

关键词 虚拟现实 踝关节康复机器人 触觉感知接口 力反馈

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一种基于肌电信号的自适应人机交互控制方法 被引量：7

7

作者 张弼 姚杰 +1 位作者 赵新刚 谈晓伟 《控制理论与应用》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第12期2560-2570,共11页

针对踝关节康复机器人运动过程中的人机交互性问题,本文提出一种基于肌电信号的鲁棒自适应人机交互控制方法.针对患者难以保持某一动作、肌电信号微弱等特点,提出一种新的关节角度估计方法.该方法充分利用了踝关节运动时胫骨前肌与腓肠... 针对踝关节康复机器人运动过程中的人机交互性问题,本文提出一种基于肌电信号的鲁棒自适应人机交互控制方法.针对患者难以保持某一动作、肌电信号微弱等特点,提出一种新的关节角度估计方法.该方法充分利用了踝关节运动时胫骨前肌与腓肠肌的拮抗关系,将踝关节的动作类型与单个肌肉群的收缩进行关联,利用归一化的特征值完成运动意图的辨识和运动角度的估计.为了保证人机交互的安全性,提出一种刚度、阻尼参数在线自适应调节的阻抗控制算法.基于交互力矩对机器人末端的运动角度与运动速度实时进行调节,使其对外表现出等效柔性.实验研究表明所提出的人机交互控制方法是有效的,并具有一定应用前景. 展开更多

关键词 踝关节康复机器人 肌电信号 阻抗控制 自适应控制 稳定性

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面向踝部康复的广义球面并联机构型综合 被引量：6

8

作者 刘承磊 张建军 +3 位作者 戚开诚 牛建业 李为民 郭士杰 《机械工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第19期79-91,共13页

针对现有踝关节康复机器人难以充分拟合踝关节复杂运动,人机相容性较差的问题,提出一系列与踝关节实际骨结构匹配程度更高的串联等效拟合模型。为满足踝关节串联等效拟合模型对康复机器人机构本体的功能需求,给出一种具有串联等效拟合... 针对现有踝关节康复机器人难以充分拟合踝关节复杂运动,人机相容性较差的问题,提出一系列与踝关节实际骨结构匹配程度更高的串联等效拟合模型。为满足踝关节串联等效拟合模型对康复机器人机构本体的功能需求,给出一种具有串联等效拟合模型的广义球面并联机构型综合方法。首先枚举出广义球面机构的基本构件及运动副,并依此构造出广义球面支链。继而基于螺旋理论分析单支链以及多支链组合对动平台的约束性能,给出支链的组合条件与原则,阐明不同支链在机构中作用的异同,并依此归纳出位置支链和姿态支链两类广义球面基本支链。最后基于基本支链的约束特性,根据支链组合条件,综合出一系列适用于踝关节康复机器人本体研究的广义球面并联机构,并通过螺旋理论证明其与踝关节串联等效拟合模型的自由度数及性质具有一致性,为此类康复机器人本体设计提供理论依据。 展开更多

关键词 踝关节康复 并联机构 广义球面机构 型综合

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轻量化自适应柔性踝关节康复机器人设计与评估 被引量：5

9

作者 尹帅 石斌 +2 位作者 孙逸凡 槐雅萍 王晶 《机械工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第9期10-20,共11页

针对脑卒中患者步行过程中踝关节背屈力不足而造成足下垂和踝关节跖屈力下降而造成站立末期推进力不足,进而导致步态不稳及容易摔倒等问题,设计一款新型柔性踝关节康复机器人。首先,鉴于刚性踝关节机器人增加了脑卒中患者新陈代谢及心... 针对脑卒中患者步行过程中踝关节背屈力不足而造成足下垂和踝关节跖屈力下降而造成站立末期推进力不足,进而导致步态不稳及容易摔倒等问题,设计一款新型柔性踝关节康复机器人。首先,鉴于刚性踝关节机器人增加了脑卒中患者新陈代谢及心理不适感,本研究采用功能性纺织物与鲍登线传输装置相互作用实现踝关节力辅助,轻质且隐蔽,同时,采用单电机双向驱动方式,减少了驱动模块的质量和体积,研制嵌入鞋套的拉力传感器,轻质且实现了辅助力实时检测。然后,为适用于不同体型的穿戴者,采用分级控制,上层控制包括步态运动意图识别及鲍登线轨迹生成算法,下层控制参照鲍登线轨迹实现踝关节跖屈与背屈辅助,提出了一种基于步态事件的鲍登线轨迹生成算法,实现了控制参数自适应调整,提高了系统鲁棒性。最后,搭建实验测试平台验证了机器人辅助效果,在机器人提供动力辅助时,踝关节站立末期跖屈角度与摆动期背屈角度均提高,站立末期地面推进力增加;相比之下,在机器人不提供动力辅助时,跖屈侧被动拉力在站立末期提供跖屈辅助,提高地面推进力。结果表明该柔性康复机器人具有增加站立末期地面推进力和改善摆动期离地间隙的作用,是一种前景良好的踝关节康复设备。 展开更多

关键词 踝关节康复 柔性康复机器人 分级控制 自适应交互

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并联3-RRRPP踝关节康复机构的设计与分析 被引量：5

10

作者 郭晓宁 汤桂泉 +1 位作者 高林芳 张晓东 《机械制造与自动化》 2017年第5期181-184,197,共5页

分析了一种3-RRRPP新型踝关节康复并联机器人机构。综合了该并联机构的结构特性,基于螺旋理论对机构的自由度进行计算,确定其为具有三维转动自由度且转动中心与人体踝关节中心重合的无过约束机构;并基于坐标变换法对机构位置逆解进行分... 分析了一种3-RRRPP新型踝关节康复并联机器人机构。综合了该并联机构的结构特性,基于螺旋理论对机构的自由度进行计算,确定其为具有三维转动自由度且转动中心与人体踝关节中心重合的无过约束机构;并基于坐标变换法对机构位置逆解进行分析,利用ADAMS软件进行仿真,验证其正确性;再对其工作空间进行分析,验证其满足踝关节康复训练的需求。 展开更多

关键词 康复机器人 并联机构 运动分析 ADAMS仿真

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膝踝康复仿生机器人的设计与运动分析

11

作者 王成军 马杰文 程彪 《安徽理工大学学报（自然科学版）》 CAS 2024年第5期28-37,共10页

目的针对现有踝关节康复机构存在机构康复中心与关节康复中心不重合以及不能满足患者多姿态康复需求的问题,仿生人体下肢运动,设计了一种膝踝康复仿生机器人。方法分析人体下肢运动,基于TRIZ理论的物理矛盾求解,采用空间分离法提出了一... 目的针对现有踝关节康复机构存在机构康复中心与关节康复中心不重合以及不能满足患者多姿态康复需求的问题,仿生人体下肢运动,设计了一种膝踝康复仿生机器人。方法分析人体下肢运动,基于TRIZ理论的物理矛盾求解,采用空间分离法提出了一种膝踝康复机构,利用Kutzbach-Grübler公式计算了康复机构的自由度,建立膝踝康复仿生机器人运动学模型;通过MATLAB分析踝关节生理运动空间和康复机器人工作空间,并将两者进行对比;利用MATLAB和ADAMS分别对康复机器人进行动力学仿真,并对两种结果进行误差分析,验证康复机器人的稳定性。结果设计了一种膝踝康复仿生机器人,该机器人满足踝关节三维康复需求,且机构运动空间与踝关节生理运动空间基本重合;误差分析验证了机器人康复运动的稳定性。结论设计的膝踝康复仿生机器人能够实现踝关节康复;基于仿生结构,解决了机构康复中心与关节康复中心不重合的问题,满足了患者多姿态的康复需要,为踝关节康复运动提供了一种实现途径。 展开更多

关键词 膝踝关节 康复机器人 TRIZ理论 仿生 动力学

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3-PRPS踝关节康复机器人逆运动学仿真分析

12

作者 王鑫磊 姜建秋 +2 位作者 秦江涛 林思安 王继荣 《青岛大学学报（工程技术版）》 CAS 2024年第1期95-100,共6页

针对踝关节康复机器人自由度少且行程范围小等导致康复效果不理想的问题,本文设计了一种基于3-PRPS并联机构的6自由度踝关节康复机器人,对踝关节所有运动形式及下肢进行复合康复训练。通过解析求解法对并联机构进行逆运动学位置分析计算... 针对踝关节康复机器人自由度少且行程范围小等导致康复效果不理想的问题,本文设计了一种基于3-PRPS并联机构的6自由度踝关节康复机器人,对踝关节所有运动形式及下肢进行复合康复训练。通过解析求解法对并联机构进行逆运动学位置分析计算,得到逆运动学求解的代数式。为验证机构运动学分析的正确性,建立康复机器人的虚拟样机,利用ADAMS进行逆运动学仿真。结果表明,康复机器人在康复训练过程中运行平稳,速度及加速度无突变,能够完成踝关节趾屈/背伸、外展/内收、内翻/外翻3种运动形式和下肢的康复训练,符合预期效果。 展开更多

关键词 踝关节 康复机器人 3-PRPS 运动学仿真

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脚踝康复机器人的可靠性评估 被引量：3

13

作者 邓超 陶志奎 吴军 《工业工程》 北大核心 2018年第5期50-56,共7页

本文首先对脚踝康复机器人的结构和功能进行分析,描述脚踝康复机器人各功能单元的相互依赖关系。建立脚踝康复机器人故障树,通过故障树的定性和定量分析,得到故障树底事件的相对概率重要度,从而确定关键零部件及其故障模式。建立脚踝康... 本文首先对脚踝康复机器人的结构和功能进行分析,描述脚踝康复机器人各功能单元的相互依赖关系。建立脚踝康复机器人故障树,通过故障树的定性和定量分析,得到故障树底事件的相对概率重要度,从而确定关键零部件及其故障模式。建立脚踝康复机器人的可靠性数学模型及可靠性框图,并计算得到脚踝康复机器人系统基本可靠度。本文探索了一种比较实用、高效的脚踝康复机器人可靠性评估方法,为脚踝康复机器人可靠性设计提供依据。 展开更多

关键词 脚踝康复机器人 故障树(FTA) 可靠性评估 可靠性框图 功能分析

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基于ADAMS与MATLAB的新型踝关节康复机器人联合仿真 被引量：3

14

作者 刘其洪 陈川 +4 位作者 王春宝 孙同阳 段丽红 李伟光 刘铨权 《机械与电子》 2018年第4期66-70,80,共6页

针对目前一种新型踝关节康复机器人,介绍了其整机系统组成和整机机构方案。在进行了背屈趾屈机构的详细设计后,分析了踝关节康复机器人的负载情况。利用ADAMS和MATLAB联合仿真技术,对新型踝关节康复机器人进行动力学分析和控制分析。仿... 针对目前一种新型踝关节康复机器人,介绍了其整机系统组成和整机机构方案。在进行了背屈趾屈机构的详细设计后,分析了踝关节康复机器人的负载情况。利用ADAMS和MATLAB联合仿真技术,对新型踝关节康复机器人进行动力学分析和控制分析。仿真结果与样机试验数据进行比较,说明其机构设计和控制方案的可行性,并进一步对联合仿真技术在踝关节康复机器人上难点和实用性进行探讨。 展开更多

关键词 踝关节 康复机器人 动力学 联合仿真

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基于踝关节康复机器人的临床应用效果观察 被引量：2

15

作者 吕星 王玉龙 +3 位作者 龙建军 李小萍 万力 余飞 《海南医学院学报》 CAS 2020年第10期787-790,795,共5页

目的:研究踝关节康复机器人对偏瘫患者关节运动的辅助干预效果,并进行定量化评价。方法:选择在本院接受治疗的90例下肢功能障碍的偏瘫患者作为研究对象。随机分为对照组与观察组,每组各45例。两组均接受语言训练、理疗、运动疗法、水疗... 目的:研究踝关节康复机器人对偏瘫患者关节运动的辅助干预效果,并进行定量化评价。方法:选择在本院接受治疗的90例下肢功能障碍的偏瘫患者作为研究对象。随机分为对照组与观察组,每组各45例。两组均接受语言训练、理疗、运动疗法、水疗、作业疗法、推拿等综合性康复治疗,观察组在此基础上接受踝关节康复机器人的辅助干预。治疗前后采用踝关节跖屈力矩评价患者的软组织顺应性,采用改良Tardieu量表评价患者的跖屈肌张力,采用踝主动踝背伸活动度评价临床疗效。结果:与治疗前相比,治疗后两组踝关节各背屈角度(0°、10°、20°、30°)下跖屈肌对抗力矩明显降低(P<0.05),并且观察组明显低于对照组(P<0.05);与治疗前相比,治疗后两组踝跖屈肌群改良Tardieu量表评测的R1、R2角度明显增加,R2-R1差值明显减小(P<0.05),并且观察组改善程度明显优于对照组(P<0.05);与治疗前相比,治疗后两组主动踝背伸活动度明显增加(P<0.05),且观察组治疗总有效率明显大于对照组(P<0.05)。结论:采用踝关节康复机器人系统进行辅助干预治疗,能在短期内有效提高痉挛型偏瘫踝关节软组织顺应性,减轻跖屈肌的挛缩状态,改善关节运动障碍,同时患者及其家属的配合度和接受度较高,是一种行之有效的提升治疗效果的手段。 展开更多

关键词 踝关节 康复机器人 偏瘫 改良Tardieu量表 康复定量研究

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基于足底力反馈的踝关节主被动康复策略 被引量：2

16

作者 卢宗兴 苏永生 +2 位作者 东辉 李胤增 赵栋哲 《机械工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第21期50-59,共10页

踝关节机能损伤人群数量增长与康复医师紧缺是现阶段面临的一个重要社会问题,为此,基于一款2-SPU/RR踝关节康复机器人提出一种主被动结合的辅助康复策略。首先建立虚拟样机模型和对应的结构简图,进行运动学分析,求解了机器人的工作空间... 踝关节机能损伤人群数量增长与康复医师紧缺是现阶段面临的一个重要社会问题,为此,基于一款2-SPU/RR踝关节康复机器人提出一种主被动结合的辅助康复策略。首先建立虚拟样机模型和对应的结构简图,进行运动学分析,求解了机器人的工作空间,结果表明该机器人能够满足踝关节跖屈-背屈和内翻-外翻复合运动需求。然后针对目前康复机器人主要研究内容为被动康复问题,未能根据患者脚踝实际损伤情况进行康复,提出一种踝关节机器人主被动康复结合的方法。先预设康复运动轨迹,基于足底压力数据和力感知算法获得患者的运动意图,通过软硬件控制系统实现机器人主动跟随,同时将运动轨迹进行记录和数据化。最后对描迹轨迹进行优化,根据优化轨迹使用5段S型加减速控制方式进行定制化被动康复。主被动康复系统实现了机器人跟随控制与患者主动行为感知的结合,有助医师对踝关节机能损伤患者的诊断与治疗。 展开更多

关键词 踝关节 康复机器人 运动学分析 轨迹跟踪 主被动康复

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2UPS/RR脚踝康复机构设计与工作空间优化 被引量：1

17

作者 吴广进 卢宗兴 于潇雁 《机械科学与技术》 CSCD 北大核心 2023年第1期83-91,共9页

为了实现脚踝康复运动,设计开发2UPS/RR脚踝康复机器人;通过螺旋理论对并联机构自由度进行计算,使用闭环矢量法求得机构的逆解方程,应用点集搜索法求得机构得工作空间;调整并研究机构杆件空间位置布局对工作空间及面积的影响,结果表明,... 为了实现脚踝康复运动,设计开发2UPS/RR脚踝康复机器人;通过螺旋理论对并联机构自由度进行计算,使用闭环矢量法求得机构的逆解方程,应用点集搜索法求得机构得工作空间;调整并研究机构杆件空间位置布局对工作空间及面积的影响,结果表明,优化后的机构的工作空间能够满足脚踝康复所需的运动角度。最后以MATLAB及ADAMS软件通过实例验证逆解正确性,并仿真得到机构确定点在空间中运动轨迹。 展开更多

关键词 踝关节康复机器人 并联机构 闭环矢量法 螺旋理论 工作空间

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三自由度踝关节康复机器人设计与早期康复训练仿真 被引量：2

18

作者 杨中原 崔冰艳 +1 位作者 张祥 邓嘉 《华北理工大学学报（自然科学版）》 CAS 2022年第1期68-75,共8页

根据踝关节的生理结构,提出一种两转一移并联机构2UU-UPU三自由度踝关节康复机器人,该机构能实现踝关节背屈、跖屈、内外翻的康复运动,应用Solidworks软件对踝关节康复机器人进行模型设计,利用Adams中Step函数进行踝关节康复初期的背屈... 根据踝关节的生理结构,提出一种两转一移并联机构2UU-UPU三自由度踝关节康复机器人,该机构能实现踝关节背屈、跖屈、内外翻的康复运动,应用Solidworks软件对踝关节康复机器人进行模型设计,利用Adams中Step函数进行踝关节康复初期的背屈、跖屈、内外翻康复运动路径规划和运动学仿真。分析结果表明,该踝关节康复机器人能实现踝关节初期运动康复功能,可实现最大40°的背屈运动,最大40°的跖屈运动,以及±40°的内外翻运动,运动轨迹连续平滑,满足踝关节患者的初期康复需求,并为下肢康复机器人的轨迹规划优化研究奠定了理论基础。 展开更多

关键词 踝关节 康复机器人 仿真

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3-PH/R踝关节康复机器人的运动轨迹 被引量：2

19

作者 卢宗兴 魏湘文 蔡灿 《医用生物力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第1期110-115,共6页

目的研究3-PH/R踝关节康复机器人在不同轨迹下对关节及肌肉受力的影响。方法分析3-PH/R踝关节康复机器人的运动学原理,将机器人模型简化后导入生物力学建模软件中,以踝关节康复机器人的实际运动轨迹作为模型驱动,比较在跖背屈、内外翻... 目的研究3-PH/R踝关节康复机器人在不同轨迹下对关节及肌肉受力的影响。方法分析3-PH/R踝关节康复机器人的运动学原理,将机器人模型简化后导入生物力学建模软件中,以踝关节康复机器人的实际运动轨迹作为模型驱动,比较在跖背屈、内外翻和章动3种不同运动轨迹下关节和肌肉的受力情况,并对3种运动轨迹进行相关性分析。结果章动能同时满足跖背屈和内外翻的功能,并让踝部肌肉群得到充分锻炼;3种不同的康复轨迹的关节力最大相差0.3 N;不同的肌肉对于轨迹敏感度不同。结论实现了3种康复轨迹作用下肌肉力和关节力的一个连续性动态分析,研究结果对脚踝康复机器人的临床应用和康复轨迹制定具有一定理论指导意义和临床参考价值。 展开更多

关键词 运动轨迹 逆向动力学分析 脚踝康复机器人 骨骼肌模型

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踝关节人机耦合生物力学特性分析 被引量：1

20

作者 苏永生 卢宗兴 +2 位作者 李胤增 陈晓辉 赵栋哲 《医用生物力学》 CAS CSCD 北大核心 2023年第2期389-395,共7页

目的设计一种2-PSU/RR并联踝关节康复机器人,并对人体肌肉进行生物力学特性分析,研究踝关节康复机器人的康复策略。方法采用数值离散搜索法获得机器人的实际工作空间,探究结构参数变化对机器人动平台高度的影响。通过人体生物力学仿真软... 目的设计一种2-PSU/RR并联踝关节康复机器人,并对人体肌肉进行生物力学特性分析,研究踝关节康复机器人的康复策略。方法采用数值离散搜索法获得机器人的实际工作空间,探究结构参数变化对机器人动平台高度的影响。通过人体生物力学仿真软件AnyBody得到肌肉力、肌肉活动度等人体生物力学响应,研究动平台高度变化对肌肉行为的影响。结果机器人能够满足踝关节跖屈/背屈和内翻/外翻运动需求。适当增大定长杆的初始倾角和减小长度,使得踝关节康复机器人具有较低的整体高度。动平台高度依次递减10 mm,人体参与运动的肌肉力和肌肉活动度都有一定幅度下降。结论本研究为踝关节康复提供一种新的设计方案,为踝康复机器人运动分析提供理论指导,并通过修改机构参数加快患者脚踝康复。 展开更多

关键词 并联结构 踝关节康复机器人 工作空间 参数优化 人机耦合建模

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