為提高偏癱患者健、患側(cè)肢體協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)能力,研制了一種新型坐式單驅(qū)動(dòng)四肢聯(lián)動(dòng)康復(fù)機(jī)器人,它能夠在主被動(dòng)模式下為偏癱患者的肢體提供同異步協(xié)同訓(xùn)練�；谄矫嫫哌B桿變胞機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)了一種可實(shí)現(xiàn)四肢協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)的訓(xùn)練機(jī)構(gòu),通過(guò)傳動(dòng)系統(tǒng)調(diào)節(jié)兩側(cè)訓(xùn)練機(jī)構(gòu)曲柄的相位差,實(shí)現(xiàn)左右兩側(cè)肢體同步或異步聯(lián)合運(yùn)動(dòng);在矢狀面內(nèi)建立人-機(jī)模型及訓(xùn)練機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)分析,從理論上證明該機(jī)構(gòu)能夠?qū)崿F(xiàn)四肢聯(lián)動(dòng)的可行性;基于智能移動(dòng)終端和微控制器開(kāi)發(fā)了上下位機(jī)控制系統(tǒng),并在樣機(jī)上進(jìn)行了試驗(yàn),結(jié)果表明試驗(yàn)者在機(jī)器人作用下能夠?qū)崿F(xiàn):肩關(guān)節(jié)-16.9°¹5.1°、膝關(guān)節(jié)121.5°¹72.5°的上下肢協(xié)同運(yùn)動(dòng);0⁶ r/min速度范圍的同/異步被動(dòng)訓(xùn)練和61.82²27 N足底壓力范圍的異步主動(dòng)訓(xùn)練;同/異步訓(xùn)練模式之間可自動(dòng)切換。 

【文章來(lái)源】：儀器儀表學(xué)報(bào). 2017年10期 北大核心

【文章頁(yè)數(shù)】：10 頁(yè)

【部分圖文】：

機(jī)器人樣機(jī)Fig．1Prototypeoftherobot

第10期姜禮杰等:一種同/異步四肢聯(lián)動(dòng)康復(fù)機(jī)器人的研究2383化訓(xùn)練需求。在下肢訓(xùn)練機(jī)構(gòu)的基礎(chǔ)上添加一種具有零自由度的II級(jí)桿組，II級(jí)桿組可等效為一種可變連桿長(zhǎng)度的凸輪機(jī)構(gòu)，它隨著5R下肢變胞機(jī)構(gòu)進(jìn)行協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)，如圖2(a)所示。將圖2(a)康復(fù)訓(xùn)練機(jī)構(gòu)可建立圖2(b)所示機(jī)構(gòu)示意圖，其中AB代表訓(xùn)練機(jī)構(gòu)的曲柄，由伺服電機(jī)進(jìn)行驅(qū)動(dòng);BC為連桿，桿BC分別與曲柄AB鉸接，腳踏點(diǎn)M可在連桿上滑動(dòng)調(diào)節(jié)以實(shí)現(xiàn)不同運(yùn)動(dòng)參數(shù);II級(jí)連桿GF的鉸接點(diǎn)F也在連桿BC上;CD為搖桿兩端分別與桿BC、DE進(jìn)行鉸接、DE為調(diào)整桿，由伺服電機(jī)進(jìn)行驅(qū)動(dòng);FG為上肢連桿、GN是上肢搖桿，N點(diǎn)為扶手位置;A、E、H3點(diǎn)分別與座椅機(jī)架進(jìn)行鉸接，腳踏點(diǎn)M和扶手N點(diǎn)可在平面內(nèi)實(shí)現(xiàn)不同封閉曲線和不同幅度的擺動(dòng)。該機(jī)構(gòu)采用平面連桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)，具有承載能力大、控制簡(jiǎn)單，安全可靠、經(jīng)濟(jì)性好，在一定范圍可實(shí)現(xiàn)不同運(yùn)動(dòng)軌跡、幅度的特點(diǎn)。圖2機(jī)器人一側(cè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)Fig．2Executingmechanismononesideoftherobot1．2傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)機(jī)器人兩側(cè)訓(xùn)練機(jī)構(gòu)由一套傳動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，傳動(dòng)系統(tǒng)有主、副兩條傳動(dòng)鏈，通過(guò)傳動(dòng)系統(tǒng)中制動(dòng)器、離合器及齒輪間的相互配合實(shí)現(xiàn)訓(xùn)練機(jī)構(gòu)輸出不同運(yùn)動(dòng)軌跡和幅度的康復(fù)訓(xùn)練。主傳動(dòng)鏈主要用來(lái)驅(qū)動(dòng)訓(xùn)練機(jī)構(gòu)的曲柄運(yùn)動(dòng);副傳動(dòng)鏈主要是驅(qū)動(dòng)訓(xùn)練機(jī)構(gòu)的調(diào)整桿進(jìn)行調(diào)節(jié)訓(xùn)練機(jī)構(gòu)的訓(xùn)練幅度，兩者分時(shí)共用一個(gè)伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)，如圖3所示。在圖3中，主傳動(dòng)鏈?zhǔn)怯伤欧姍C(jī)，減速機(jī)、離合器3/4、制動(dòng)器3/4，齒輪副1/1″、齒輪副6/6'、齒輪副7/7'、齒輪副8/8'、齒輪副9/9'和曲柄軸1/2等零部件組成。在主傳動(dòng)鏈中，伺服電機(jī)將運(yùn)動(dòng)經(jīng)減速機(jī)降速并增大扭矩后傳遞到齒輪1，經(jīng)離合器3、4將運(yùn)動(dòng)傳遞到齒輪6/8，然后制動(dòng)器3/4處于非制動(dòng)狀態(tài)，齒輪6/8分別與齒輪6'/8'相嚙

?嘶?股杓疲?哂諧性嗇芰Υ�、控制简单�?安全可靠、經(jīng)濟(jì)性好，在一定范圍可實(shí)現(xiàn)不同運(yùn)動(dòng)軌跡、幅度的特點(diǎn)。圖2機(jī)器人一側(cè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)Fig．2Executingmechanismononesideoftherobot1．2傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)機(jī)器人兩側(cè)訓(xùn)練機(jī)構(gòu)由一套傳動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，傳動(dòng)系統(tǒng)有主、副兩條傳動(dòng)鏈，通過(guò)傳動(dòng)系統(tǒng)中制動(dòng)器、離合器及齒輪間的相互配合實(shí)現(xiàn)訓(xùn)練機(jī)構(gòu)輸出不同運(yùn)動(dòng)軌跡和幅度的康復(fù)訓(xùn)練。主傳動(dòng)鏈主要用來(lái)驅(qū)動(dòng)訓(xùn)練機(jī)構(gòu)的曲柄運(yùn)動(dòng);副傳動(dòng)鏈主要是驅(qū)動(dòng)訓(xùn)練機(jī)構(gòu)的調(diào)整桿進(jìn)行調(diào)節(jié)訓(xùn)練機(jī)構(gòu)的訓(xùn)練幅度，兩者分時(shí)共用一個(gè)伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)，如圖3所示。在圖3中，主傳動(dòng)鏈?zhǔn)怯伤欧姍C(jī)，減速機(jī)、離合器3/4、制動(dòng)器3/4，齒輪副1/1″、齒輪副6/6'、齒輪副7/7'、齒輪副8/8'、齒輪副9/9'和曲柄軸1/2等零部件組成。在主傳動(dòng)鏈中，伺服電機(jī)將運(yùn)動(dòng)經(jīng)減速機(jī)降速并增大扭矩后傳遞到齒輪1，經(jīng)離合器3、4將運(yùn)動(dòng)傳遞到齒輪6/8，然后制動(dòng)器3/4處于非制動(dòng)狀態(tài)，齒輪6/8分別與齒輪6'/8'相嚙合，齒輪6'/8'分別與齒輪7/9同軸相連，運(yùn)動(dòng)經(jīng)齒輪7'和齒輪9'傳遞至曲柄軸1/2，且曲柄軸1/2分別與兩側(cè)訓(xùn)練機(jī)構(gòu)的曲柄相連，驅(qū)動(dòng)曲柄做回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，完成圖3傳動(dòng)系統(tǒng)Fig．3Transmissionsystem被動(dòng)康復(fù)訓(xùn)練。訓(xùn)練機(jī)構(gòu)的同異步運(yùn)動(dòng)是由兩側(cè)曲柄的相位差所決定的，當(dāng)二者相位差為0°時(shí)，訓(xùn)練機(jī)構(gòu)則同步運(yùn)動(dòng)，相位差為180°時(shí)，則兩者為異步運(yùn)動(dòng)。進(jìn)行兩側(cè)訓(xùn)練機(jī)構(gòu)同異步調(diào)節(jié)時(shí)，需將副傳動(dòng)鏈的離合器1/2處于離合狀態(tài)，控制器控制制動(dòng)器3處于制動(dòng)狀態(tài)及離合器3處于分離狀態(tài);利用制動(dòng)器3使無(wú)負(fù)載的左側(cè)訓(xùn)練機(jī)構(gòu)處于靜止?fàn)顟B(tài);另一側(cè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的離合器4處于粘合狀態(tài)，制動(dòng)器4處于非制動(dòng)狀態(tài)。此狀態(tài)下，伺服電機(jī)將運(yùn)動(dòng)經(jīng)減速機(jī)、齒輪1、齒輪副8/8'、齒輪副9/9'等傳遞到右側(cè)曲柄軸2進(jìn)行相位調(diào)

【參考文獻(xiàn)】：
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