摘要：为了帮助患者恢复踝关节运动能力,在分析现有踝关节康复机器人机构的基础上,提出了一种简单、实用的3自由度2-UPS/RRR并联机构.该机构约束支链与动平台的设计,保证了机构的旋转中心与不同患者的踝关节旋转中心重合.计算了自由度,并应用解析法给出了机构的运动学逆解,建立了速度雅可比矩阵,通过对驱动参数的限定,求解了满足训练要求的机构工作空间.最后基于雅可比矩阵,仿真分析了机构的运动学性能,结果表明在规定的工作空间内机构具有良好的可操作性、运动灵活性和刚度特性.而且机构采用非冗余电动机驱动,结构简单,有效避免了支链间不必要的干涉,减小了整个机构的占用体积,相比当前的踝关节康复机构更具优势.

摘要：基于踝关节的生理解剖结构和运动特性分析,提出了一种适用于踝关节康复的3自由度3-UPS/RRR并联机构.该机构采用三个主动支链倾斜布置避开了机构的奇异位形,能满足踝关节康复运动需要,同时约束支链和动平台的设计使机构的转动中心与患者的踝关节转动中心重合.应用解析法得到了机构的位置反解,建立了速度雅可比矩阵和静力雅可比矩阵,求解了机构的工作空间.基于雅可比矩阵,仿真分析了机构的运动学性能和静力学性能.结果表明在规定的工作空间内机构具有良好的可操作性、运动灵活性、刚度特性和力矩传递性能.最后运用牛顿–欧拉法建立了机构的逆动力学方程,得到了驱动力、约束力与运动参数的关系,并给出了仿真实例.

摘要：为了帮助髋关节受损的患者完成行走运动,提出了一种适用于髋关节助力的2-UPS/RR并联机构.该机构不仅可以满足髋关节助力所需要的前屈/后伸、内收/外展、内旋/外旋运动,还可以保证机构的旋转中心与不同患者的髋关节旋转中心重合.计算了自由度,并应用解析法给出了机构的位置反解,建立了速度雅克比矩阵,通过对驱动参数的限定,求解了机构的工作空间.最后,基于雅克比矩阵,对比分析了分别驱动移动副和虎克副2根旋转轴时机构的运动学性能.结果表明:在规定的工作空间内驱动移动副时,机构具有良好的可操作性、运动灵活性和刚度特性.相比当前的髋关节助力机构,其结构简单,有效避免了支链间不必要的干涉,减小了整个机构的占用体积.设计的该机构适合髋关节助力训练.

摘要：类比是重要创新思维方式,能发挥类比思维教育价值,强化学生类比思维训练,有助于创新人才培养。本文以黏弹性力学和广义热传导教学模块为抓手,展现类比思维教学法在连续介质力学课程运用的设计案例。首先,基于力学弹性单元和黏性单元,采用串并联方法,推导黏弹性力学Maxwell模型和Kelvin-Voigt模型。其次,给出广义热传导Cattaneo-Vernotte模型和Green-Naghdi模型,介绍Green-Naghdi模型热位移概念的起源。随后,通过类比方法引入热学“弹性”单元和“黏性”单元,运用串并联方法实现Cattaneo-Vernotte模型和Green-Naghdi模型的重构,澄清黏弹性力学和广义热传导各模型间的对应类比关系。最后,分析热学基本方程与力学基本方程的差异,指出:对研究对象间差异性的关注也是基于类比方法启发创新思维的重要手段。

摘要：传统的下肢外骨骼机构设计一般基于人机关节对应、杆长一致的设计理念,但是从机构学角度来看,这是一种过约束的人机闭链机构,存在人机运动干涉的弊端。本文探索了人机相容的下肢外骨骼机构的设计方法。基于人体下肢关节运动学特性建立下肢运动学刚体模型,使用Hunt多环空间机构自由度公式设计下肢康复外骨骼机构自由度配置方案。根据自由度配置方案进行下肢外骨骼机构构型与综合,获得9种人机相容的下肢外骨骼机构自由度配置方案,选出最优方案,最终构型出优化的下肢康复外骨骼机构。