自调节式手腕康复外骨骼机构设计与相容性分析

作     者：王传伟 单泉 陈砚 张荣闯 WANG Chuan-wei;SHAN Quan;CHEN Yan;ZHANG Rong-chuang

作者机构：东北大学秦皇岛分校控制工程学院河北秦皇岛066004 

出 版 物：《机电工程》 (Journal of Mechanical & Electrical Engineering)

年 卷 期：2021年第38卷第3期

页      面：398-404页

学科分类：1004[医学-公共卫生与预防医学(可授医学、理学学位)] 080202[工学-机械电子工程] 08[工学] 0804[工学-仪器科学与技术] 0802[工学-机械工程] 10[医学] 

基　　金：国家自然科学基金资助项目(51905080) 教育部产学合作协同育人资助项目(201802299046) 

主　　题：手腕康复 外骨骼机构 自调节方式 约束方程 机构构型 

摘      要：针对在设计手腕康复外骨骼机构过程中的机构构型问题,参照人体腕关节运动学属性,采用高等空间机构学理论对康复外骨骼机构进行了构型设计,并通过力学分析遴选出了3R PPR型自调节式手腕康复外骨骼机构。该机构通过在人机接触面处引入2个被动移动副与1个被动转动副,缓解了康复运动中产生的人体轴向与训练无关的约束力与力矩,从而实现了人机相容性;同时,采用人机闭链运动学建立了约束方程,使用MATLAB计算,并表示出了人体腕关节与康复机构各被动关节位置的对应关系;最后,对该机构进行了人机相容性分析。研究结果表明:引入的2个被动移动副与1个被动转动副的运动幅度均较大,有效缓解手腕康复训练中人机接触处产生的人体轴向与训练无关的约束力与力矩,该康复外骨骼机构满足人体腕关节康复的需求。