一种并联下肢康复机构的综合与分析

doi:10.3901/JME.2022.03.055

机械工程学报 ›› 2022, Vol. 58 ›› Issue (3): 55-64.doi: 10.3901/JME.2022.03.055

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一种并联下肢康复机构的综合与分析

李双^1,2, 李艳文^1,2, 赵美欣^1,2, 陈子明^1,2, 朱为国³

1. 燕山大学河北省并联机器人与机电系统实验室秦皇岛 066004;
2. 燕山大学先进锻压成形技术与科学教育部重点实验室秦皇岛 066004;
3. 淮阴工学院先进制造技术重点实验室淮安 223003

收稿日期:2021-02-10 修回日期:2021-04-28 出版日期:2022-02-05 发布日期:2022-03-19
通讯作者: 李艳文(通信作者),女,1966年出生,博士,教授。主要研究方向为机器人技术及应用。E-mail:ywl@ysu.edu.cn
作者简介:李双,男,1994年出生。主要研究方向为下肢康复机器人的设计分析。E-mail:50354180@qq.com;赵美欣,女,1996年出生。主要研究方向为踝关节康复机器人的设计分析。E-mail:1322808962@qq.com;陈子明,男,1984年出生,博士,副教授。主要研究方向为机器人技术及应用。E-mail:chenzm@ysu.edu.cn
基金资助:
河北省科技计划（19221909D）、国家自然科学基金（51775474）、河北省自然科学基金（E2020203197）和江苏省重点实验室（HGAMTL-1708）资助项目。

Synthesis and Analysis of a Lower-extremity Rehabilitation in Parallel

LI Shuang^1,2, LI Yanwen^1,2, ZHAO Meixin^1,2, CHEN Ziming^1,2, ZHU Weiguo³

1. Parallel Robot and Mechatronic System Laboratory of Hebei Province, Yanshan University, Qinhuangdao 066004;
2. Key Laboratory of Advanced Forging & Stamping Technology and Science, Ministry of Education, Yanshan University, Qinhuangdao 066004;
3. Advanced Manufacturing Technology Key Laboratory, Huaiyin Institute of Technology, Huaian 223003

Received:2021-02-10 Revised:2021-04-28 Online:2022-02-05 Published:2022-03-19

摘要/Abstract

摘要： 针对具有下肢运动障碍的偏瘫及脑卒中患者，提出一类基于并联机构的下肢康复机构，此类机构具有三平移的运动自由度，其结构关于单一平面对称。康复训练机构基于站姿康复，通过动平台带动踝关节的运动完成人体下肢康复训练，使康复训练形式多样化，康复过程中患者能够获得一定的适应性以及舒适性。基于螺旋理论型综合方法给出四种分支自由度为4的基础构型，择优选取了一种分支结构为PRPR的并联机构作为康复执行机构；对该机构进行了运动学分析，求取了机构的工作空间；基于不同的康复形式进行了轨迹规划；通过冠状面和矢状面的角度实验验证了机构具有运动不受平面限制的性能。

关键词: 下肢康复, 并联机构, 三平移, 机构综合

Abstract: Aiming at hemiplegia and stroke patients with lower extremity dyskinesia, a type of lower extremity rehabilitation mechanism based on parallel mechanism is proposed. This kind of mechanism has three translational degrees of freedom, and its structure is symmetrical about a single plane. Rehabilitation agency based rehabilitation stance, driven by the movement of the ankle joint moving platform to complete the human lower limb rehabilitation training, diversification of forms of rehabilitation, the rehabilitation process of patients able to obtain a certain flexibility and comfort. Based on the spiral theory type synthesis method, four basic configurations with 4 branch degrees of freedom are given, and a parallel mechanism with a branch structure of PRPR is selected as the rehabilitation actuator; the kinematics analysis of the mechanism is carried out, and the mechanism is obtained. workspace; trajectory planning was based on different forms of rehabilitation; the angle coronal and sagittal experimental verification mechanism having a performance of the motion plane is not limited.

Key words: lower limb rehabilitation, parallel mechanism, triple translation, mechanism synthesis

中图分类号:

TP242

李双, 李艳文, 赵美欣, 陈子明, 朱为国. 一种并联下肢康复机构的综合与分析[J]. 机械工程学报, 2022, 58(3): 55-64.

LI Shuang, LI Yanwen, ZHAO Meixin, CHEN Ziming, ZHU Weiguo. Synthesis and Analysis of a Lower-extremity Rehabilitation in Parallel[J]. Journal of Mechanical Engineering, 2022, 58(3): 55-64.

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