bet356体育在线(亚洲版)官方网站燕山大学东莞理工学院：并联自对齐踝关节康复

　　bet356体育在线(亚洲版)官方网站燕山大学东莞理工学院：并联自对齐踝关节康复机器人CJME论文推荐随着社会老龄化程度的加重，由脑卒中或其他疾病导致的运动或认知功能障碍患者数量明显增加，踝关节康复机器人对于治疗患者存在的足拍地、脚趾拖地、足下垂和步态稳定性差等病理现象，降低致残率起到重要作用。目前，并联踝关节康复机器人存在一个共性问题，即康复机器人转动中心与踝关节转动中心难以实时对齐，进而出现人机运动不相容问题，导致对患者的二次伤害，因此开展并联自对齐踝关节康复机器人研究具有非常重要的意义。

　　首先，通过引入数量和形式适宜的被动自由度（恰被动自由度），得到康复机器人与形成的人机闭链转化为运动学恰约束系统的条件，同时引入“解耦”和“少分支”的条件，提出并联踝关节康复机器人的自对齐原则。其次，根据自对齐原则得到并联踝关节康复机器人速度雅可比矩阵具有的特定形式，同时基于螺旋理论建立速度雅可比矩阵与分支驱动力螺旋、运动螺旋之间的关系，从而以速度雅可比矩阵为纽带，建立并联踝关节康复机器人自对齐原则与分支驱动力螺旋、运动螺旋之间的关系，进而提出并联自对齐踝关节康复机器人的机构型综合条件。再次，基于螺旋理论，提出并联自对齐踝关节康复机器人机构型综合方法，基于此进行分支运动链型综合bet356体育在线(亚洲版)官方网站。最后，建立人机闭链的运动学模型，分别得到康复机器人主驱动副转角与康复运动模式之间的关系、次驱动副位移与距骨中心位置之间的关系。

　　不考虑分支运动链中存在冗余运动副的情况，即均只考虑分支运动链连接度为六的情况。得到的并联自对齐踝关节康复机器人机构分支运动链结构如表1所示，共得到93种并联自对齐踝关节康复机器人机构分支运动链结构。由于六自由度分支对动平台不存在约束，所以从型综合结果中，任意选取三条分支运动链结构，连接到动静平台即可获得一个并联自对齐踝关节康复机器人。型综合得到的部分对称并联自对齐踝关节康复机器人如图1-图4所示，它们分别属于不同的类别。属于3R3P类别的 康复机器人如图1所 示bet356体育在线(亚洲版)官方网站，属于类别4R2P的 康复机器人如图2 所示，属于类别5R1P的 康复机器人如图3所示，属于类别6R的 康复机器人如图4所示。

　　（1）根据“恰被动自由度”、“解耦”和“少分支”的条件提出并联踝关节康复机器人自对齐原则：① 在三个转动主动自由度的基础上，引入三个移动“恰被动自由度”，使康复机器人与形成的人机闭链转化为运动学恰约束系统；② 主动自由度和被动自由度解耦，分支运动链数目与主动自由度数目相等。

　　（2）根据并联自对齐踝关节康复机器人型综合原则，得到型综合条件：同一分支运动链中，除与之对应的运动螺旋外，驱动力螺旋与其他所有运动螺旋的互易积均为零。基于螺旋理论，根据型综合条件，提出分支运动链型综合方法，得到93种并联自对齐踝关节康复机器人机构分支运动链结构。

　　（3）选取3-RPPPRR对称并联机构作为并联自对齐踝关节康复机器人的主体结构，对其进行运动学分析，结果表明主驱动副的转角只与康复运动模式有关，次驱动副的位置只与患者距骨中心位置有关，满足并联自对齐踝关节康复机器人的要求。

　　康复治疗是一个漫长的过程，往往需要大量重复性的训练，这需要在康复治疗师的帮助下，以一对一的方式徒手或者使用辅助器具指导患者完成，踝关节康复机器人可以弥补传统康复治疗方法的不足，减轻了康复治疗师的压力。对于踝关节康复机器人而言，安全性和可靠性是康复机器人应用的前提和保障，因此本研究提出的并联自对齐踝关节康复机器人具有广泛的应用前景和市场。

　　曾达幸，东莞理工学院学科方向领军人才，广东省普通高校智能关节康复机器人研究创新团队带头人。主要从事机器人学、机构学基础理论及应用，康复机器人基础理论及应用，耦合多轴驱动装备设计与分析等研究。主持、参与完成国家级、省部级及企业合作项目35项。获山东省科学技术奖三等奖、中国机械工业科学技术奖二等奖、青岛市科学技术奖二等奖、中国商业联合会科学技术奖二等奖各1项，获秦皇岛市第五届优秀科技工作者荣誉称号。发表SCI/EI检索文章100余篇，以第一发明人授权国际发明专利4项，授权国内发明专利80余项。

　　刘亚（本文第一作者），1994年出生，现为燕山大学机械工程学院博士研究生。主要从事康复机器人基础理论及应用、机器人学/机构学基础理论及应用等研究。

　　[10]胡波*, 高俊林, 霍焱, 张达, 曾达幸, 卢文娟. 基于共形几何代数的两种6自由度串并混联机构位置逆解分析[J]. 机械工程学报, 2022, 58(21): 60-68.

　　[13]张国兴, 郭金伟, 侯雨雷*, 曾达幸. 四自由度混联天线机构静力学及运动特性仿真与设计[J]. 农业机械学报, 2021, 52(1): 50-56.

　　JME学院是由《机械工程学报》编辑部2018年创建，以关注、陪伴青年学者成长为宗旨bet356体育在线(亚洲版)官方网站，努力探索学术传播服务新模式。首任院长是中国机械工程学会监事会监事长、《机械工程学报》中英文两刊主编宋天虎。