3-CPS/S踝关节康复机器人运动/力性能分析与试验

作     者：李辉 郭文孝 郭辉 杨云 李瑞琴 LI Hui;GUO Wenxiao;GUO Hui;YANG Yun;LI Ruiqin

作者机构：吕梁学院矿业工程系山西吕梁033001 中国煤炭科工集团太原研究院有限公司山西太原030006 中北大学机械工程学院山西太原030051 

基　　金：山西省高等学校科技创新项目(2019L0978) 吕梁学院引进博士科研启动经费(李辉2022) 山西省基础研究计划面上项目(202303021211195) 吕梁市高层次科技人才计划专项项目(2023RC17) 

出 版 物：《中国测试》 (China Measurement & Test)

年 卷 期：2025年第51卷第3期

页      码：113-122页

摘      要：在我国,踝关节康复机器人具有巨大的市场潜力。为替代传统的人工康复训练模式,提出一种基于3-CPS/S并联机构的踝关节康复机器人。使用旋量理论建立机构的数学模型,推导的到机构的输入/输出运动旋量及传递/约束力旋量;通过闭环矢量法得到机构的位置逆解方程;采用能效系数法推导并求解得到机构的局部传递指标;分析旋量的物理意义,计算机构的奇异位形;利用ADAMS进行动力学仿真,探索动平台运动速度与驱动力的相关性;最后搭建试验样机,由插值函数驱动机构运动。结果表明:CPS支链的输入传递指标始终为1,局部传递指标只与输出传递指标有关,且合适的设计参数能够显著改善机构的局部传递指标;3-CPS/S并联机构在工作空间内不存在奇异位形;动平台在由单一/复合运动过渡时,应缓慢进行加速/减速,以减少驱动器加速度的突变;样机够实现带动患肢进行康复训练的目的。

主 题 词：踝关节康复机器人 并联机构 局部传递指标 奇异位形 动力学仿真 

学科分类：08[工学] 080203[080203] 080402[080402] 0804[工学-材料学] 0802[工学-机械学] 

D　O　I：10.11857/j.issn.1674-5124.2023020078

馆 藏 号：203158257...