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混合驱动腰部康复机器人机构设计及运动学分析
  • ISSN号:1004-2539
  • 期刊名称:《机械传动》
  • 时间:0
  • 分类:TH112[机械工程—机械设计及理论]
  • 作者机构:合肥工业大学机械与汽车工程学院,安徽合肥230009
  • 相关基金:国家自然科学基金(51275515);中央高校基本科研业务费专项基金(2014HGCH0015)
中文摘要:

针对人体腰部的步态康复训练,设计了一种柔索气动肌肉混合驱动腰部康复机器人。通过对人体躯干在步态时运动状态的分析,确定康复机器人的基本功能要求。据此对康复机器人进行机械结构设计,使用双并联机构分别对人体腰部和下肢进行牵引驱动,并且采用柔性驱动,综合气动肌肉和柔索的驱动特点,不仅增加了康复机器人的适应性,还防止了受训人在训练过程中受到强迫性伤害。为验证机构的上述特点,使用封闭矢量环法计算了位姿逆解,并建立了速度雅可比矩阵。建立了考虑人体尺寸的康复机器人运动学模型和气动肌肉组件动力学模型,数值仿真得出步态时柔索、气动肌肉运动学性能以及气动肌肉组件力输出变化规律曲线,验证了机构的有效性。

英文摘要:

A cable-pneumatic-muscle hybrid-driven waist rehabilitation robot is designed for human waist and gait rehabilitation training.The presented data and curves indicate that the state of motion of human torso during normal walking and the rehabilitation robotics fundamental functions are confirmed.According to these,the structure of the rehabilitation robot that employed the double parallel mechanism is designed.The cable- driven parallel mechanism is chosen to drive the human lower limb,and the pneumatic muscle(PM) is chosen to twist the human waist.The adaptability and safety of the rehabilitation robot is enhanced by synthesized the features of the two actuators.The inverse kinematics are solved by using the closed-vector-circle method,and the velocity Jacobian matrix is established.In addition,the rehabilitation robotics kinematics model and the PM element thermodynamics model are established in view of the parameters of different trainers is diverse.Then the kinematics character of cables and PM during the normal walking are obtained through numerical simulation,and the force variation trend of PM elements is also simulated to verify the feasibility of mechanism.

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期刊信息
  • 《机械传动》
  • 北大核心期刊(2011版)
  • 主管单位:中国机械工业联合会
  • 主办单位:郑州机械研究所 中国机械工程学会 中国机械通用零部件工业协会齿轮分会
  • 主编:秦大同
  • 地址:郑州市嵩山南路81号
  • 邮编:450052
  • 邮箱:Jxcd@chinajournal.net.cn
  • 电话:0371-67710817 67710820
  • 国际标准刊号:ISSN:1004-2539
  • 国内统一刊号:ISSN:41-1129/TH
  • 邮发代号:36-36
  • 获奖情况:
  • 国内外数据库收录:
  • 日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版)
  • 被引量:8324