基于3-UPS/RRR的并联踝关节康复机构及其性能分析

• 作者: 季润 张兆晶 徐成辉 李世才 李剑锋 陶春静
• 来源期刊: 自动化学报
• 关键词: 踝关节康复 并联机构 约束支链 力矩传递性能 牛顿-欧拉法
• 年，卷（期）: 2016,（12）
• 所属期刊栏目: 论文与报告
• 页码范围: 1794-1807
• 页数: 14页
• 字数: 8164字
• 语种: 中文
• DOI: 10.16383/j.aas.2016.c160144

摘要

基于踝关节的生理解剖结构和运动特性分析，提出了一种适用于踝关节康复的3自由度3-UPS/RRR 并联机构。该机构采用三个主动支链倾斜布置避开了机构的奇异位形，能满足踝关节康复运动需要，同时约束支链和动平台的设计使机构的转动中心与患者的踝关节转动中心重合。应用解析法得到了机构的位置反解，建立了速度雅可比矩阵和静力雅可比矩阵，求解了机构的工作空间。基于雅可比矩阵，仿真分析了机构的运动学性能和静力学性能。结果表明在规定的工作空间内机构具有良好的可操作性、运动灵活性、刚度特性和力矩传递性能。最后运用牛顿–欧拉法建立了机构的逆动力学方程，得到了驱动力、约束力与运动参数的关系，并给出了仿真实例。