下肢康复机器人机械结构设计及动力学仿真

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1、第32卷第5期沈阳工业大学学报Vol.32No.52010年10月JournalofShenyangUniversityofTechnologyOct.2010殏檪檪檪檪殏檪文章编号:1000－1646(2010)05－0514－06檪殏机械工程檪檪檪檪殏下肢康复机器人机械结构设计及动力学仿真杨俊友，李宇庆，白殿春(沈阳工业大学电气工程学院，沈阳110870)摘要:为推动康复机器人发展，提高下肢康复训练水平，设计了一种新型下肢训练康复机器人的机械结构．设计采用新型全向移动平台机构，实现了平面内任意方向的运动，并且可以在移动过程中实现任意半径转弯．从运动学角度分析了轮速与机器人轨迹间的数

2、学关系，并采用虚拟样机技术结合Pro/E与Adams联合建模仿真的方法，建立了精确可靠的虚拟样机模型．实验仿真结果表明，设计的虚拟样机模型与数学模型具有一致性，验证了该下肢康复机器人机械结构的实际可行性，为物理样机的建立提供了可靠依据．关键词:下肢康复机器人;康复训练;全向轮;虚拟样机技术;动力学仿真;重心轨迹;期望轨迹;机械结构设计;Adams模型;Pro/E建模中图分类号:TP242.3文献标志码:AMechanicalstructuredesignandkineticsimulationoflowerlimbsrehabilitativerobotYANGJun-you，LIYu

3、-qing，BAIDian-chun(SchoolofElectricalEngineering，ShenyangUniversityofTechnology，Shenyang110870，China)Abstract:Topromotethedevelopmentofrehabilitativerobotandimprovetheleveloflowerlimbsrehabilitativetraining，anewmechanicalstructureforlowerlimbsrehabilitativetrainingrobotwasdesigned．Therobotwithan

4、ewtypeofomni-directionalmobileplatformcouldmoveinanydirectionandturninanyradius．Themathematicalrelationshipbetweenwheelspeedandrobottrajectorywasanalyzedfromthekineticview，andanaccurateandreliablevirtualprototypemodelwasestablishedthroughcombiningthevirtualprototypetechnologywithPro/EandAdamsmod

5、elingsimulation．Thesimulationresultsshowthatthedesignedvirtualprototypemodelisconsistentwiththemathematicalmodel．Thepracticalfeasibilityofthelowerlimbsrehabilitativerobotisproved，whichprovidesareliablebasisfordevelopingthephysicalprotptype．Keywords:lowerlimbsrehabilitativerobot;rehabilitativetra

6、ining;omni-directionalwheel;virtualprototypetechnology;kineticsimulation;barycentrictrajectory;expectedtrajectory;mechanicalstructuredesign;Adamsmodel;Pro/Emodeling随着我国步入老龄化社会，人群中出现了大量治疗和必要的药物治疗外，正确的、科学的康复训的脑血管疾病或神经系统疾病患者，这类患者多数练对于肢体运动功能的恢复和提高也会起到重要［1］伴有偏瘫症状，同时，因交通事故而造成肢体损伤作用．其中身体重力支撑训练(BWS)可以通过

7、的人数也越来越多．这些患者除了进行早期的手术支撑患者行走(治疗师要用双手提住患者腰部，通收稿日期:2009－10－20．基金项目:教育部“春晖”计划科研合作项目(Z2005－2－11011);辽宁省高等学校创新团队项目(LT2010081)．作者简介:杨俊友(1963－)，男，天津人，教授，博士生导师，主要从事电力电子电动机及其控制、智能控制理论及其在电气传动中应用等方面的研究．第5期杨俊友，等:下肢康复机器人机械结构设计及动力学仿真515［2