重力自平衡上肢康复机器人设计与试验

• 作者: 马冲
• 来源期刊: 机械传动
• 学科: 医学
• 关键词: 上肢康复;重力自平衡;零长弹簧;质心特性;数学模型
• 年，卷（期）: 2025,（1）
• 页码范围: 144-152
• 页数: 9页
• 语种: 中文
• DOI: 10.16578/j.issn.1004.2539.2025.01.018

摘要

【目的】在机器人中添加重力平衡机构，可有效提升机器人的动态性能。但现有上肢康复训练机器人涉及末端牵引式平衡机构的很少。针对该问题，在分析了上肢康复机器人悬臂工作过程中质心变化规律的基础上，设计了一种可自动平衡重力的上肢康复机器人悬臂机构。【方法】该机构能够通过确定零长弹簧位置以及参数实现重力平衡，即只需1根弹簧便能满足上肢康复机器人悬臂在拉伸以及旋转工作状态下的自平衡；理论上可完全消除由重力产生的关节负载，减小能量损耗，提升上肢康复机器人的工作范围及系统性能；并且设计了康复机器人平衡模型并搭建样机试验平台，验证了模型的准确性和设计方案的可行性。【结果】结果表明，与传统牵引式康复悬臂相比，弹簧重力平衡方案的效果显著，平衡所需力矩减小了92%，关节驱动转矩减小了85%。