驱动支链完全解耦的可重构踝关节康复并联机构型综合

作     者：魏俊 贾维涵 刘承磊 张建军 黄海晶 郭士杰 WEI Jun;JIA Weihan;LIU Chenglei;ZHANG Jianjun;HUANG Haijing;GUO Shijie

作者机构：河北工业大学机械工程学院天津300401 河北省机器人感知与人机融合重点实验室天津300401 天津大学天津医院足踝一病区天津300211 

出 版 物：《机械工程学报》 (Journal of Mechanical Engineering)

年 卷 期：2022年第58卷第19期

页      面：45-56页

核心收录：

学科分类：08[工学] 080203[工学-机械设计及理论] 0802[工学-机械工程] 

基　　金：国家自然科学基金(52075145) 河北省自然科学基金重点(E2020202010)、河北省自然科学基金(E2020103001,E202202130)资助项目 河北省重大科技成果转化专项(20281805Z) 

主　　题：踝关节康复 可重构机构 型综合 过约束设计 完全解耦 融合支链 

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。