机器人：一种基于3RSSS并联机构的踝关节康复机器人机器人：一种基于3RSSS并联机构的踝关节康复机器人.pdf

第29卷第6期 燕山大学学报 V0129No．6 2005年11月 JournalofYanshan NOV．2005 University 文章编号：1007-791×(2005)06-0471-05 一种基于3-RSS／S并联机构的踝关节康复机器人 赵铁石1，于海波1，戴建生2 (1．燕山大学机械工程学院，河北秦皇岛066004；2．国王学院，伦敦大学，伦敦，英国) 摘要：提出了一种用于踝关节康复的康复训练机器人，该机器人采用3-RSS／S并联机构，具有3个转动自由 度，可以帮助患者进行多种复合运动的康复训练：本文对基于3-RSS／S并联机构的踝关节康复机器人的自由度， 工作空间和运动进行了分析，并且给出了工作空问范围和运动曲线。 关键词：躁关节：康复；机器人；工作空间 中圈分类号：TP242文献标识码：A 有更大的帮助。 0前言 机器人应用于康复领域，越来越受到人们的关 1踝关节损伤分析与踝关节康复方法 注[1-21Q国外已经开展了用于踝关节康复训练的机 分析踝关节的组成与运动是设计踝关节康复 器人系统的研究工作。1。其研制的样机不仅可以帮 机器人的前提，也是评价踩关节康复效果的主要依 助踝关节扭伤者进行康复训练，也可以帮助中风病 据”。下面引入康复工程学的观点…，将人一机一 人进行恢复性练习。试验表明，使用机器人进行康 环境作为一个系统，对踝关节康复运动进行分析， 复性训I练具有很好的康复治疗效果，并且由于采用 然后运用优化设计的方法，进行机构选型。 了虚拟现实技术，使患者在康复过程中，不再感到 枯燥和乏味”“。但该系统十分复杂，造价很高，难 1．1踝关节的组成与运动 以推广应用。国内目前对丁踝关节康复机器人的研 踝关节由两个独立的关节组成，如图1所示。 究还相对比较少。由于踩关节是人体的承重关节， 踝关节是由小腿的胫骨和腓骨的远端与足部的距 且参与运动，因此极易发生扭伤”1。现有的一些康 骨组成。胫骨远端内侧的突出部分形成内踝，腓骨 复器械通常具有一个或两个自由度，使用的步态参 外侧的突}n部分形成外踝。此外，胫骨远端后缘也 数和训练步法比较有限，通常只能模拟平地时的踝 有一突出部分，叫做后踝”。 关节运动”1。踝关节康复训练机器人在对患者进行 康复训练时，所采取的控制策略与康复训练运动疗 法中的患者被动运动相对应，以运动速度和位罱为 控制对象“1，同时限定每个分支驱动电机的最大输 出力矩。本文提出的基于3-RSS／S并联机构的踝关 节康复机器人则具有3个转动自由度，能够真实模 拟具有3个自由度的踝关节的运动，在康复训练过 距骨 程中，可以根据踝关节的运动能力调整训练时的运 动轨迹，而且通过对不同步法和步态的研究，实现 平地，上下楼梯，地面不平等多种情况F的踝关节 图1踝关节结构 运动练习，这对于提高踝关节扭伤病人的康复效果 An ankle