踝关节康复六杆机构的性能分析.pdf

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1、第38卷第7期踝关节康复六杆机构的性能分析107文章编号：1004-2539(2O14)O7一O1O7一O4踝关节康复六杆机构的性能分析尹姣姣梅瑛李瑞琴秦伟桦(中北大学机械与动力工程学院，山西太原030051)摘要提出了一种能帮助病人实现踝关节康复的六杆机构，首先建立机构的矢量方程，从而得到其所求输出点的轨迹方程。通过对助行过程中的运动学特性进行仿真分析，得到机构输出点脚踝和脚尖的位移、速度、加速度图，并分析出适合机构曲柄运动的合适转速。仿真分析的结果为人机作用点的选择、踝关节康复训练方式的制定及相应控制方式的选择提供了理论依据。关键词康复

2、机构六杆机构运动学模型仿真PerformanceAnalysisofSix-barMechanismusedforAnkleRehabilitationYinJiaojiaoMeiYingLiRuiqinQinWeihua(SchoolofMechanicalandPowerEngineering，NorthUniversityofChina，Taiyuan030051，China)AbstractAsix—barmechanismwhichcanhelppatientsachieveanklerehabilitationispresent

3、ed．Themechanismvectorequationisestablishedfirstly．Thelocusequationsofitsoutputpointsareob—tained．Throughsimulatingthekinematiccharacteristicsoftheaidedprocess，theoutputpointankleandtiptoedisplacement，velocity，accelerationdiagramsareobtained，thenthesuitablespeedofthemovemen

4、tofthecrankmechanismisanalyzed．Thesimulationresultsoftheanalysisprovidedatheo—retica1basistohumanactionpointselection，thewaystodevelopanklerehabilitationtrainingandthecorrespondingcontrolmode．KeywordsRehabilitationmechanismSix-barmechanismKinematicsmodelSimulation关节尺寸用户的使用

5、需求。曹文成等l_gj2。提出了下0引言肢关节促动六杆机构，通过模拟正常人行走的运动轨踝关节的协调运动是保证人体正常独立行走的迹来对患者进行训练，但是并没有对其运动学特性进必备条件。踝关节功能康复训练能够加速组织愈合，行进一步分析。利于韧带恢复，加快患者康复[1]。老年人及踝关节运本文中我们从踝关节康复六杆机构的结构原理动不便者会因肌力下降、关节活动度减小、协调能力出发，进行位置正解分析，并对驱动构件在不同速度及静态抗干扰平衡能力降低等原因产生不同程度的下的机构输出性能进行分析，得出了适合机构运动的踝关节运动功能障碍。传统的康复训练存在很多

6、的合适转速范围。由此，患者可以避免由于力量不足得问题，如难以保证训练效率和训练强度，治疗师水平不到有效锻炼，或因用力过大损伤肌肉。对踝关节康影响训练效果等。复机构性能分析保证训练装置的安全性，促进患者的近年来，国内外相继开发出一些踝关节康复训练踝关节得到有效的康复训练。装置，如美国新泽西州立大学研制的Rulgers踝关节1踝关节康复六杆机构的构型和原理康复训练L2]。密歇根大学研究的下肢康复机器人，实现了踝关节、膝关节等关节的阻抗控制训练L3]。Dai踝关节康复六杆机构的运动简图如图1所示，图等开发的踝关节康复机器人，采用3一SPS／S型并

7、联中六杆分别为：AB、AD、DE、BF、EG、FG，以A为坐机构[]。国内北京理工大学的“汇童”机器人l_7]，由标原点建立直角坐标系，、a分别为AB杆、AD杆同步齿形带实现传动。边辉【_8]等提出一种新型的2一与X轴的夹角，、分别为DC杆、BC杆与X轴的RRR／UPRR并联机构，其非对称结构不能满足不同夹角，为CE杆与DC杆的夹角，y为GF与X轴108机械传动2014年的夹角，y2、y3分别杆GF、GE与GP杆的夹角，ADA2：2accos口一2cdcosa1为机架，C、G点分别为铰链连接点，AB、BC、CD、A3=2acsina-2cd

8、sina1AD、CE、BF、EG、FG、GP各杆的长度分别为：口、b、点E、G的坐标(xE、YE)、(xG、)分别为f、d、C、、b、g、gz。曲柄AB为输入构件，转速为一c0s