摘要：基于术后6~12周内的前、中、后期踝关节扭伤的康复运动需求,提出具有三种康复运动模式的可重构踝关节康复并联机构。首先,针对胫距关节和距下关节的轴线运动特征,研究踝关节康复运动切换机理和“双心”特性,提出符合踝关节自由度和轴线运动特性的六种融合支链;根据构型约束支链的选取方案,筛选出四种无约束支链。其次,基于旋量理论对六种融合支链进行过约束设计,验证符合实际需求的融合支链;根据传递力旋量与动平台运动轴线关系,提出一种驱动支链完全解耦优化方法,得到三种无约束驱动支链以及十二种机构构型,使得机构在三种康复模式中实现完全解耦。最后,通过ADAMS仿真验证机构的三种运动分支及完全解耦的正确性。可重构踝关节康复机器人依据患者康复需求采取对应康复模式,适用范围广,针对性强,控制简单。

摘要：针对目前踝关节康复机器人的设计缺少以人体真实踝部运动模型为客观的评价标准,未能对人体踝部运动位姿进行识别,导致人机匹配程度不高、运动协调性较差。基于此,在符合康复医师理疗手法的前提下提出一种足部相对于固定小腿在做背伸与跖屈运动时位姿矩阵的识别方法。首先,根据人体小腿穴位分布以及足部肌肉组织的特点,分别确定小腿和足部标识点粘贴的位置。其次,根据足部标识点采集得到的数据,利用空间曲线曲率中心的方法确定胫距关节轴线的位置和方向。依据曲率圆心图像分布特点,利用箱形图原理过滤掉波动较小区间内曲率圆心坐标数据中的异常值,通过与足部内外踝尖为特征连成的轴线作对比,表示出两种轴线的差异。最后,基于胫距关节轴线位姿,建立人体足部坐标系相对于小腿坐标系的数学模型,得出踝部运动位姿的识别方法。该方法可为设计踝关节康复机器人和分析人体踝部真实运动提供客观评价指标。