本文關(guān)鍵詞：人體手部康復(fù)訓(xùn)練機(jī)器人機(jī)構(gòu)的研究與分析

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【摘要】：本文基于人手生物學(xué)特性和機(jī)器人理論,建立了分別應(yīng)用于拇指和食指的單指康復(fù)訓(xùn)練機(jī)器人機(jī)構(gòu),對(duì)拇指和食指的單指康復(fù)訓(xùn)練機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)學(xué)進(jìn)行了分析,并對(duì)其工作空間和運(yùn)動(dòng)仿真等問題進(jìn)行了研究。分析了人體手部的生物學(xué)結(jié)構(gòu),主要包括人體手指各關(guān)節(jié)的結(jié)構(gòu)、各指節(jié)尺寸,論述了手指各關(guān)節(jié)的功能運(yùn)動(dòng)參數(shù),并以此為基礎(chǔ)提出建立人體手部康復(fù)機(jī)器人機(jī)構(gòu)的性能要求和方案,即6旋轉(zhuǎn)自由度拇指康復(fù)訓(xùn)練機(jī)器人機(jī)構(gòu)和3旋轉(zhuǎn)自由度食指康復(fù)訓(xùn)練機(jī)器人機(jī)構(gòu)。根據(jù)中國成年人人體手部各關(guān)節(jié)和各指骨的平均尺寸,計(jì)算拇指和食指康復(fù)機(jī)構(gòu)的理論尺寸,采用UG軟件分別建立拇指和食指康復(fù)訓(xùn)練機(jī)構(gòu)的單指虛擬模型。針對(duì)拇指康復(fù)訓(xùn)練機(jī)器人機(jī)構(gòu)的單指模型,采用D-H參數(shù)法求解其正運(yùn)動(dòng)學(xué),采用反變化法即代數(shù)法求其運(yùn)動(dòng)學(xué)逆解,采用微分變換法求其速度雅克比矩陣和加速度。針對(duì)食指康復(fù)訓(xùn)練機(jī)器人機(jī)構(gòu)的單指模型,采用閉環(huán)矢量法和坐標(biāo)旋轉(zhuǎn)變換法求解其運(yùn)動(dòng)學(xué)正解和運(yùn)動(dòng)學(xué)逆解,采用微分變化法求解其速度和加速度�；趯�(duì)拇指和食指康復(fù)訓(xùn)練機(jī)器人機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析,采用Matlab軟件編程分別計(jì)算拇指和食指康復(fù)機(jī)構(gòu)的工作空間。分析其工作空間發(fā)現(xiàn)該拇指和食指康復(fù)訓(xùn)練機(jī)器人機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)區(qū)間在人體拇指和食指運(yùn)動(dòng)范圍內(nèi),為拇指和食指康復(fù)訓(xùn)練機(jī)器人機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真分析奠定了基礎(chǔ)。對(duì)拇指和食指康復(fù)訓(xùn)練機(jī)器人機(jī)構(gòu)進(jìn)行了運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真分析,提出了分別針對(duì)拇指和食指的幾種簡單的康復(fù)訓(xùn)練模式,采用UG軟件仿真出拇指指尖和食指指尖的位移曲線、速度和加速度曲線,追蹤拇指和食指指尖的運(yùn)動(dòng)軌跡;并與Matlab軟件編程計(jì)算出的理論圖譜進(jìn)行比較,發(fā)現(xiàn)兩種情況下得到的圖譜一致,證明理論分析計(jì)算是正確的。仿真分析結(jié)果表明,拇指和食指康復(fù)訓(xùn)練機(jī)器人機(jī)構(gòu)的構(gòu)型設(shè)計(jì)合理,康復(fù)原理和方案可行,可以應(yīng)用于手部功能障礙患者的康復(fù)訓(xùn)練中。
【學(xué)位授予單位】：中北大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TP242

【參考文獻(xiàn)】

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