人体肩关节康复机构的性能分析.pdfVIP

机械管理开发 总第 150期 MECHANICALMANAGEMENT AND DEVELOPMENT Totalof150 2015年第 8期 NO．8 2015 设计试验 人体肩关节康复机构的性能分析 申登高 ， 梅 瑛， 李瑞琴 ，李小龙 (中北大学 机械与动力工程学院，山西 太原 030051) 摘要：提 出了一种能够帮助病人实现肩关节康复的 3一RRS并联机构，首先建立肩关节康复机构的 构型，并对其工作原理进行运动学分析 ，在此基础上对其进行 了运动仿真，得 出位置作用点的位 移 、速度和加速度 曲线，分析 了该机构应用于肩 关节康复训 练的可行性。仿真分析结果为人机作 用点的选择 、肩关节康复训练方式的制定及相应的控制方式的选择提供 了理论依据。 关键词 ：康复机构；并联机构 ；运动学模型；仿真 中图分类号：TP391．4 文献标识码 ：A 文章编号 ：1003-773X(2015)08—0005—03 DOI：10．16525／i．cnki．cn14．1134／th．2015．08．002 引言 度范围Ⅲ2]。由此患者在康复训练过程 中可 以有效 随着年龄增大 ，肩部各组织包括肩袖、韧带发 地避免不必要 的损伤 ，对肩关节康复机构进行性 生退行性改变 ，其组织弹性逐步丧失 ，变得僵硬 ， 能分析保证训练装置 的有效性及安全性 ，从而使 从而更易受伤 ；反复过度使用上肢，是肩关节疾病 患者达到更好 的康复训练效果 。 的常见致病 因素 ，尤其从事需要反复上举动作职 1 肩关节康复并联机构的构 型及原理 业 的人群 以及需要过顶动作的运动员 ，例如棒球 、 3一RRS肩关节康复机构 的机构简 图见下页 排球 、网球和游泳 ；创伤是年轻人肩关节疾病 的首 图 1所示 ，A A A。为 固定底座 ，当将该机构用 要致病 因素 ；值得注意 的是其他疾病 (例如胸部疾 于人体肩关节的康复训练时，3一RRS机构的静平 病 、胆囊 、肝脏 、心脏疾病或颈椎疾病)也可导致肩 台的初始位置要相对原来 的固定底座倾斜角度 ， 部疼痛 。此时就需要对患者进行康复运动训练 。 原 固定底座 中心所在坐标系 0。Xy Z 。3-RRS 传统的徒手治疗方法存在很多缺点，国内外设计 机构 由动平台CCC。、三条支链ABC (i一1，2， 的肩关节康复机构存在结构复杂 、造价高、关节针 3)和静平台AA。A。组成 ，其 中每个支链上各有两 对性差等缺点。肩关节康复训练机构有牵引式和 个转动副和一个球面副 ，各个转动副 的转动轴线 外骨骼式两种结构 。牵引式通过机械装置 的操作 相互平行 ，转动副与动平 台相连 。在 3 RRS机构 柄来带动肩关节运动 ，以达 到对 患者进 行康 复训 简 图中，分别建立动坐标系 04X 和 固定坐标 练 的效果 ；外骨骼式通过穿戴在人体手臂 的外骨 系 X。 ，其 中 0。X。y。平面与 0Xy 平面 ， 骼机构带动肩关节进行康复训练_1]。 即原 固定底座 中心所在平面成 角 。局部定坐标 本文从肩关节康复并联机构结构原理 出发 ， 系 AX y．4Z (i一1，2，3)的X 轴与B 处的转动 进行运动学分析，得 出