• CN：11-2187/TH
  • ISSN：0577-6686
机械工程学报

机械工程学报 ›› 2017, Vol. 53 ›› Issue (13): 48-54.doi: 10.3901/JME.2017.13.048

• 机构学及机器人学 • 上一篇    下一篇

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空间四自由度串并混联下肢康复机器人设计与分析

史小华1, 任岭雪2, 廖梓宇1, 朱家增1, 王洪波1   

  1. 1. 燕山大学机械工程学院 秦皇岛 066004
    , 2. 中国科学院深圳先进技术研究院 深圳 518055
  • 出版日期:2017-07-05 发布日期:2017-07-05
  • 作者简介:

    史小华，男，1978年出生，博士，硕士研究生导师。主要研究方向为康复机器人。

    E-mail：xhshi@ysu.edu.cn

    王洪波(通信作者)，男，1956年出生，博士，博士研究生导师。主要研究方向为康复机器人。

    E-mail：hbwang@ysu.edu.cn

  • 基金资助:
    * 教育部博士点基金(20131333110006)和对发展中国家科技援助(KY201501009)资助项目; 20160824收到初稿，20170306收到修改稿;

Design & Analysis of the Mechanical System for a Spacial 4-DOF Series-parallel Hybrid Lower Limb Rehabilitation Robot

SHI Xiaohua1, REN Lingxue2, LIAO Ziyu1, ZHU Jiazeng1, WANG Hongbo1   

  1. 1. School of Mechanical Engineering， Yanshan University， Qinhuangdao 066004
    , 2. Shenzhen Institutes of Advanced Technology， Chinese Academy of Sciences， Shenzhen 518055
  • Online:2017-07-05 Published:2017-07-05

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753

摘要：

脑卒中和其他原因导致下肢运动障碍患者数量增多，科学的康复训练是降低致残率的有效手段，而康复医师严重不足是当前的主要矛盾，改善和提高上述患者的生活质量既是患者的需求，也是亟需解决的社会问题。针对下肢运动障碍患者在不同康复阶段的训练需求，提出一种串并混联结构的下肢康复机器人，该机器人包括两个(UPS-UPU-U)＆RR结构的4DOF机械腿、连接架和座椅，患者可坐、躺和站三种姿势进行康复训练。建立该机器人的三维模型，并对其具体结构进行详细介绍，基于螺旋理论对该机构自由度进行分析，建立矢量约束方程对其运动学正反解进行分析，结合ADAMS软件，仿真验证了对该机构自由度和运动学理论分析的结果。该研究成果为今后样机的研制奠定了理论基础。

关键词: ADAMS仿真, 串并混联机器人, 康复训练, 运动学, 下肢康复机器人

Abstract:

It’s a hot potato in social problem that there are large number patients with disabilities and fewer doctors. accident or other disease are the leading cause of disability. In order to reduce the disability rate, improve the quality of life, meet the needs of patients, a new type lower limb rehabilitation robot is presented. The robot is made up of attachment bracket, a seat and two 4 DOF mechanical legs which is based on series-parallel hybrid mechanics (UPS-UPU-U)&RR. It has three training models as standing, lying and sitting. It can meet the needs of patients at different stages of rehabilitation training. The kinematics and DOF of the robot are analyzed by constructing vector constrain equation and screw theory. The analysis result is verified by the software ADAMS. This result lays the foundation for making prototype in the future.

Key words: ADAMS simulation, kinematics, rehabilitation training, series-parallel hybrid robot, lower limb rehabilitation robot

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