并联3-RRS踝关节康复机构及运动分析.pdf

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1、机械设计与制造第8期4MachineryDesign&Manufacture2015年8月并联3-RRS踝关节康复机构及运动分析李大顺，李剑锋，王飒，张琪涣(北京工业大学机械工程与应用电子技术学院，北京100124)摘要：通过分析现有踝关节康复机器人所存在的缺陷。提出一种结构简单，能够同时完成主＼被动康复运动、具有远程转动中心的对称3-RRS并联康复机构。该机构能具有三自由度定点转动功能，可以完成踝关节康相应的背屈＼跖屈，外展＼内收，内翻＼外翻康复运动。运用螺旋理论分析了机构可以在工作空间内任意位姿都可以实现3维转

2、动的机构学原理，并计算了机构的自由度。运用球面几何理论完成了机构的正反解的推导。通过数值算例，验证了机构是满足踝关节康复要求的。关键词：康复机构；运动学；主＼被动训练；踝关节康复中图分类号：TH16；TP24；TH122文献标识码：A文章编号：1001—3997(2015)08—0004—05Analysison3——RRSMechanismforAnkleRehabilitationandItsKinematicsLIDa-shun，LIJian-feng，WANGSa，ZHANGQi—huan(Collegeo

3、fMechanicalEngineeringandAppliedElectronicsTechnology，BeijingUniversityofTechnology，Beijing100124，China)Abstract：Throughtheanalysisoftheimpe咖ctionoftheexistingrehabilitationrobots，itcomesuptoanewrehabilitationmechanismwithsimplestructureaswell∞theabilitytoacco

4、mplishtheactiveandpassiveexcisesinthesam,etime，ando瑚theremotecenterof3-RRS．ThismechanismCanpe咖threerotationsaroundtheremotecentre，whichisadductionandabduction，dorsiflexionandplantarflexion，inversionandeversiomThroughtheeofthescrewtheorytoanalyzethemechanismCan

5、realizethe3drotationintheworkspacewithanypostureandthedegreeoffreedomoftheactuatedjointsofthemechanismisdiscussed．Theforwardandinverselocationresolutionofthemechanismisanalyzedbyusingthesphericalanalytictheory．Throughthenumericalexampletodemonstratethemechanis

6、mCanmeettherequirementsoftheanklerehabilitatioKeyWords：RehabilitationMechanism；Kinematics；Active~PassiveExcises；AnkleRehabilitation都曾有过多次踝关节韧带损伤，而且通过治疗过后残留有各种后1引言遗症的也占到59％左右的比例。人体踝关节承载着人体与地面接触、人体负重的功能。人体当发生踝关节损伤时如果不及时加以治疗容易导致踝关节在完成行走、站立、起蹲、弹跳等动作，都必须在踝关节的正常作的多次

7、损伤和关节不稳，引起踝关节功能性障碍，患者严重时可用下才能完成。当踝关节在外力的作用下突然向一侧活动超过其导致伤失行走能力。采用冷敷和药物治疗是踝关节损伤的传统治正常活动范围时，这时关节周围组织关节囊、韧带、肌腱等就有可疗方法0-21。临床治疗实验证明，通过外力辅助下的康复训练能够能发生严重损伤的情况，在医学上称之为关节扭伤Ⅲ。当人体无论有效的帮助踝关节机能康复，但是治疗的过程中医师与患者之间是在做行走或是站立的轻缓动作，还是在进行各种复杂的剧烈运是“一对一”的进行治疗，因此治疗任务是个十分繁重的工作，目动，人体全

8、部的载荷和冲击都由踝关节承担。在El常生活中由于前医护人员和相关医疗专家的短缺已经不能满足日益增长的康各种运动都会涉及到踝关节，所以踝关节损伤较为常见，特别是复需要圈。为了减轻康复医师的劳动强度，并且能够实时的测评患在要求不断改变急速运动状态的球类等技术复杂运动中变表现者的康复情况，让踝关节能更加合理的完成康复治疗，使其更快的更为突出。据统计，在篮球运动中踝