【摘要】：為實現(xiàn)踝關(guān)節(jié)輔助康復(fù),開發(fā)了一種基于球銷副的仿生踝關(guān)節(jié)輔助康復(fù)裝置,該裝置具有兩個自由度,但能近似實現(xiàn)踝關(guān)節(jié)的三維運動。在介紹仿生踝關(guān)節(jié)輔助康復(fù)裝置結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上,對其進行了運動建模分析。針對結(jié)構(gòu)采用的多種運動驅(qū)動模式,對剛?cè)峤M合驅(qū)動與剛性驅(qū)動模式分別進行建模分析,給出了相關(guān)計算公式,并采用Matlab軟件進行了計算。研究過程為多運動模式的機構(gòu)分析提供了參考。
【圖文】：

滑塊6的運動壓縮彈簧7，在彈簧力的作用下，以下平臺1為支撐，帶動上平臺8沿背屈/跖屈方向運動偏斜一定的角度。當(dāng)需要康復(fù)的腳關(guān)節(jié)扣定在上平臺8上，就可以實現(xiàn)腳部的背屈/跖屈運動;當(dāng)背屈/跖屈的運動幅度較小時，僅需裝置中的電機Ⅰ驅(qū)動。而當(dāng)運動幅度較大時，還需啟動內(nèi)翻/外翻驅(qū)動電機Ⅱ，進行驅(qū)動。類似的，當(dāng)需要進行踝關(guān)節(jié)的內(nèi)翻/外翻輔助康復(fù)運動時，，通過控制系統(tǒng)給相應(yīng)的電機通電，即可實現(xiàn)腳部的內(nèi)翻/外翻輔助康復(fù)運動。當(dāng)需要進行兩者的復(fù)合康復(fù)運動時，通過控制系統(tǒng)同時給兩個電機通電，實現(xiàn)其復(fù)合運動。圖1踝關(guān)節(jié)輔助康復(fù)裝置模型圖2裝置的運動模型記驅(qū)動背屈/跖屈運動的電機為電機Ⅰ，驅(qū)動內(nèi)翻/外翻運動的電機為電機Ⅱ，則在運動過程中，存在5種情況:①電機Ⅰ轉(zhuǎn)動，電機Ⅱ不轉(zhuǎn)動;②電機Ⅰ不轉(zhuǎn)動，電機Ⅱ轉(zhuǎn)動;③電機Ⅰ先轉(zhuǎn)動，電機Ⅱ后轉(zhuǎn)動;④電機Ⅱ先轉(zhuǎn)動，電機Ⅰ后轉(zhuǎn)動;⑤電機Ⅰ和電機Ⅱ同時轉(zhuǎn)動。每一種情況又可以分為3種模式:①過渡模式(即電機驅(qū)動壓縮彈簧，但尚不能帶動上平臺運動);②剛?cè)峤M合驅(qū)動模式(電機驅(qū)動壓縮彈簧，并由彈簧帶動上平臺運動);③剛性驅(qū)動模式(電機驅(qū)動中彈簧被壓并，并由彈簧帶動上平臺運動)。在此以圖2的背屈/跖屈運動中，電機Ⅰ轉(zhuǎn)動，電機Ⅱ不轉(zhuǎn)動為例進行運動分析。2．1剛性驅(qū)動模式如圖2，B1、B2和B3為上平臺的初始位置，B1'、B2'和B3'為上平臺運動后的某個位置。在初始狀態(tài)下，記:A1B1=l1，A2B2=l2，OB3=l3，A1A3=B1B3=a，A2A3=B2B3=b。以中心球銷的回轉(zhuǎn)中心點O為原點建立固定坐標(biāo)系X0Y0Z0，該坐標(biāo)系固定在下平臺上。其中X0軸平行于A2A3

屯?2裝置的運動模型記驅(qū)動背屈/跖屈運動的電機為電機Ⅰ，驅(qū)動內(nèi)翻/外翻運動的電機為電機Ⅱ，則在運動過程中，存在5種情況:①電機Ⅰ轉(zhuǎn)動，電機Ⅱ不轉(zhuǎn)動;②電機Ⅰ不轉(zhuǎn)動，電機Ⅱ轉(zhuǎn)動;③電機Ⅰ先轉(zhuǎn)動，電機Ⅱ后轉(zhuǎn)動;④電機Ⅱ先轉(zhuǎn)動，電機Ⅰ后轉(zhuǎn)動;⑤電機Ⅰ和電機Ⅱ同時轉(zhuǎn)動。每一種情況又可以分為3種模式:①過渡模式(即電機驅(qū)動壓縮彈簧，但尚不能帶動上平臺運動);②剛?cè)峤M合驅(qū)動模式(電機驅(qū)動壓縮彈簧，并由彈簧帶動上平臺運動);③剛性驅(qū)動模式(電機驅(qū)動中彈簧被壓并，并由彈簧帶動上平臺運動)。在此以圖2的背屈/跖屈運動中，電機Ⅰ轉(zhuǎn)動，電機Ⅱ不轉(zhuǎn)動為例進行運動分析。2．1剛性驅(qū)動模式如圖2，B1、B2和B3為上平臺的初始位置，B1'、B2'和B3'為上平臺運動后的某個位置。在初始狀態(tài)下，記:A1B1=l1，A2B2=l2，OB3=l3，A1A3=B1B3=a，A2A3=B2B3=b。以中心球銷的回轉(zhuǎn)中心點O為原點建立固定坐標(biāo)系X0Y0Z0，該坐標(biāo)系固定在下平臺上。其中X0軸平行于A2A3，Y0軸平行于A1A3，Z0軸與OA3重合。在X0Y0Z0中，下平臺各點的坐標(biāo)為:0A1(0，a，－l4)，0A2(b，0，－l4)，0A3(0，0，－l4)。同時，以O(shè)點為原點建立動坐標(biāo)系X1Y1Z1，該坐標(biāo)系與上平臺相固定。其中X1軸平行于B2B3，Y1軸平行于B1B3，Z1軸與OA3重合。在X1Y1Z1中，上平臺各點的坐標(biāo)為:1B1(0，a，l3)，1B2(b，0，l3)和1B3(0，0，l3);由于上平臺采用對稱

【相似文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 張鑫;王章野;王作省;彭群生;;人體運動建模的實時逆運動學(xué)算法[J];計算機輔助設(shè)計與圖形學(xué)學(xué)報;2009年06期

2 潘大雷;郭為忠;高峰;;動力模塊車組的運動建模與規(guī)劃[J];機械工程學(xué)報;2012年09期

3 彭秀艷;張文穎;何志勇;;基于譜估計方法的船舶縱向運動建模預(yù)報研究[J];自動化技術(shù)與應(yīng)用;2008年11期

4 白玉羚;勞奇成;;虛擬齒輪測量中心的運動建模研究[J];工具技術(shù);2009年02期

5 馬國勤;;基于時域法的船舶運動建模仿真研究[J];大眾科技;2009年02期

6 王永超,孫健,陳新度,何漢武;虛擬環(huán)境中卸箱機的運動建模[J];中國機械工程;2003年08期

7 吳恭興;鄒勁;孫寒冰;田守東;;高速無人艇的運動建模及其視景仿真[J];大連海事大學(xué)學(xué)報;2010年01期

8 王茹;孟衛(wèi)鋒;;振動基座下的平臺漂移運動建模與仿真研究[J];彈箭與制導(dǎo)學(xué)報;2007年03期

9 張明濤;安錦文;;控制面故障下的飛機運動建模與重構(gòu)控制能力分析及設(shè)計[J];信息與控制;2010年05期

10 張心光;鄒早建;;支持向量回歸機不敏感因子ε對運動建模的影響[J];中國造船;2011年03期

中國重要會議論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 龔光紅;馮勤;彭曉源;丁瑩;;具有真實感的人體運動建模與仿真[A];加入WTO和中國科技與可持續(xù)發(fā)展——挑戰(zhàn)與機遇、責(zé)任和對策（下冊）[C];2002年

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 宋薇;基于物理模型的人體運動建模與仿真[D];武漢理工大學(xué);2012年

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前4條

1 穆小奇;仿生踝關(guān)節(jié)輔助康復(fù)裝置的構(gòu)型研究與設(shè)計[D];鄭州輕工業(yè)學(xué)院;2015年

2 李濤;船舶在隨機冰作用下的運動建模及應(yīng)用[D];大連海事大學(xué);2015年

3 張曉磊;基于Virtools的救助船操縱運動建模和仿真[D];大連海事大學(xué);2012年

4 于艷博;船舶橫搖運動建模與控制仿真研究[D];大連海事大學(xué);2014年

本文編號：2573436