串并混联绞盘线传动上肢康复机器人设计研究

关键词：上肢康复机器人  绞盘线传动驱动  串并混联机构  运动学  轨迹规划

摘要：

      摘要 目的：为了解决现有康复机器人臂部连杆质量重、柔顺性和安全性不足的问题，提出可反向驱动、轻质连杆、柔顺性强和安全性高的串并混联绞盘线传动上肢康复机器人。 方法：采用绞盘线传动提高装置的柔顺性，并且使得装置具备反向驱动能力；结合串联和并联结构的优点，将驱动电机均安装于机器人基座上，实现了臂部连杆轻量化设计目的；末端执行器含三个被动自由度，可适应手腕任意姿态，从而避免各关节扭伤；基于旋量法对人体活动范围进行分析，优化设计机器人连杆参数，并对机器人运动学进行建模和仿真分析；通过对正常人进行实验，验证设计的合理性。 结果：机器人工作范围完全覆盖上肢活动范围，且满足安全要求；仿真分析和实验验证的结果表明机器人各关节角位移、角速度和角加速度曲线平滑，无抖动现象。 结论：串并混联结构和绞盘线传动极大程度上降低了系统的惯性，增强了系统的柔顺性、安全性和透明性，使得康复训练动作质量得到保证，使康复训练更加高效。

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