人体食指康复机构的研究与分析.pdfVIP

机械管理开发 总第 154期 MECHANICAL MANAGEMENT AND DEVELOPMENT Totalof154 2016年第2期 No．2 2016 设计理论与方法 人体食指康复机构的研究与分析 李小龙 ， 梅 瑛 ， 申登高 (中北大学机械与动力工程学院，山西 太原 030051) 摘要 ：以剖析人体手部解剖学为理论依据 ，设计 了一种基于混联机构原理的新型二 自由度食指关节 康复机构。该机构按照正常人体食指的基本尺寸范围，对食指康复机构进行 了数学建模和位置正 解分析。通过 matlab软件计算得 出，食指康复机构在两个驱动的协 同作用下各个关节点的位置 曲 线。分析 了该机构关节点的运动轨迹 ，验证 了该机构可以有效辅助食指功能障碍的患者进行康复 恢复训练 。 关键词 ：食指康复机构；位置正解；运动轨迹；协同运动 中图分类号 ：R684；TH112 文献标识码 ：A 文章编号：1003。773X(2016)02．0003．03 DoI：10．16525／j．cnki．cn14．1134／th．2016．02．001 引言 符 ，验证了该机构适用于人体食指康复运动。 近几年，外骨骼机器人的研究为人类身体运 1 四指康复机构位置正解分析 动康复带来 了很大帮助[1]，人手的灵巧性和复杂 食指机构是 由8根杆铰接构成 。其 中，杆AB、 的生理和感官结构 ]，使手具有极大的 自由度和 BC、CD是运动的杆件 ，分别代表铰接手指的近端、 多种功能L3；不 同手指相互之间变化很大 ，在抓取 中端、远端指骨，CD杆的D点和固定的掌骨铰接 ， 物体时具有不同的强度和精度__4]。手部关 节运动 AB杆和带有曲柄滑块机构的BG杆铰接 ，FE杆分 功能障碍在脑卒中患者 中常见[5]，而且数量庞大 。 别和近端、远端指骨铰接 。该食指模型具有两个 自 目前国内对手功能障碍患者的治疗主要通过医师 由度 ，可以通过 曲柄 LH 和远端指骨的协 同输入 ，控 的护理疗法 ，价格 昂贵 。因此，设计一种结构简 制食指进行康复训练。该食指康复机构的模型如 单、价格低廉适用于普通人群 的手部康复设备具 图 1所示 ，简图如下页图2所示 。 有重大意义 。器械护理不可能达到医师对患者的 护理效果 ，但能实现几种重要的运动，对患者康复 就会产生 巨大的帮助 。 针对手功能障碍患者的迫切需求，本文设计 了一种混合驱动的二 自由度食指康复机构 。对机 构进行数学建模和位置正解分析，并应用 matlab 软件计算得出机构中各个关节点的位置 曲线 。通 过 matlab计算得到的曲线 图谱与人体食指运动相 F 收稿 日期 ：2015-12-28 基金项 目：国家 自然科学基金资助项 目 图1 食指康复机构结构模型 第一作者简介：李 小龙 (1988一)，男，辽 宁朝 阳 建立如下页图2所示直角坐标系 OXY，铰链 人 ，中北大学机械与动力工程 学院硕士研究生，主 L、G、D坐标分别为 (0，O)、(XG，0)、(295，268)，并 要研 究方 向：机构与机器理论 。 且 L、D 为固定铰链 。杆 LH、HG、GB、AB、BC、 机械管理开发 jxglkfbjb@126．com