面向多关节训练的并联柔索驱动下肢康复机器人设计与分析

作     者：张禹泽 赵竞夫 赵振伟 康荣杰 戴建生 宋智斌 ZHANG Yuze;ZHAO Jingfu;ZHAO Zhenwei;KANG Rongjiel;DAI Jiansheng;SONG Zhibinl

作者机构：天津大学机械工程学院天津300354 天津大学机构理论与装备设计教育部重点实验室天津300354 天津大学现代机构学与机器人学中心天津300354 南方科技大学机器人研究院深圳518055 伦敦国王学院机器人学中心英国伦敦WC2R2LS 

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

年 卷 期：2024年第60卷第17期

页      面：111-122页

核心收录：

学科分类：080503[工学-材料加工工程] 08[工学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 0802[工学-机械工程] 080201[工学-机械制造及其自动化] 

基　　金：国家自然科学基金面上项目(51975401) 国家自然科学基金创新研究群体项目(51721003)资助项目 

主　　题：下肢康复 柔索驱动 位置辨识 摩擦力 柔性康复机器人 

摘      要：目前我国康复需求巨大,并呈现持续增长趋势,康复机器人是解决这一问题的重要手段。针对现有下肢康复机器人在人机交互、训练方式及经济性等方面的局限,提出了一种采用柔索机构的并联柔索驱动下肢康复机器人,通过四根并联分布的柔索实现对使用者下肢大范围被动训练运动。建立了该机器人的运动学、静力学模型,并对柔索驱动中的滑轮摩擦力进行了建模与辨识。针对使用者的每次使用所处位置不确定的问题,提出了一种无需借助外部设备的使用者位置自主辨识方法。基于位置辨识,该机器人对使用者康复训练参数进行适应性调整,以实现精确康复策略。搭建了实验平台,通过实验验证了使用者位置自主辨识的可行性,并探究了关节力矩以及受力的规律,检验了下肢康复机器人被动训练的准确性。