机械工程学报 ›› 2026, Vol. 62 ›› Issue (5): 133-150.doi: 10.3901/JME.260233
• 机器人及机构学 • 上一篇
王年文1,2, 万中华2, 徐丽2, 贾晓露2, 张立杰3,4, 谢平5
WANG Nianwen1,2, WAN Zhonghua2, XU Li2, JIA Xiaolu2, ZHANG Lijie3,4, XIE Ping5
摘要: 针对现有手部康复机器人在机构紧凑性、穿戴适配性、用户满意度较低及控制精确性方面不足的问题,提出一种基于多元耦合仿生的构型方法。首先,利用Kano和AHP理论挖掘分析用户需求并确定需求权重,并构建需求-功能映射模型。其次,结合耦合仿生理论筛选并确定机构及控制的仿生生物原型,明确设计定位,为后续机构耦合仿生设计提供理论依据。然后,提出直线推杆电机驱动的四环路十杆机构作为机构选型,进行传动机构、驱动结构和人机连接及产品外观设计,并通过运动学和动力学仿真验证机构设计的合理性。最后,进行样机研制及实验平台搭建,通过3D打印技术和铝合金激光切割技术制造实验样机零部件,并完成组装,对康复机器人的机构性能进行全面评估康。结果表明,所设计的机器人在运动范围、力学性能、静力学仿真以及疲劳寿命测试中均满足要求。本研究通过生物-产品意象求解,拓展了手部康复机器人仿生设计思路,对推动手部康复技术发展具有一定的理论意义和工程应用价值。
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