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新型并联式踝关节康复机器人动力学分析与控制设计汇报人：日期:•引言•新型并联式踝关节康复机器人结构设计目录•新型并联式踝关节康复机器人动力学分析•新型并联式踝关节康复机器人控制系统设计•新型并联式踝关节康复机器人控制策略研究•新型并联式踝关节康复机器人实验研究与性能评估目录•结论与展望01引言研究背景与意义踝关节损伤是常见的运动损伤，需要进行有效的康复训练来恢复关节功能。
并联式踝关节康复机器人作为一种新型的康复设备，具有操作简便、适应性强、安全可靠等优点，在康复医学领域具有广泛的应用前景。
动力学分析与控制设计是实现机器人高效、准确运动的关键技术，对于提高康复效果和扩大应用范围具有重要意义。
文献综述国内外学者对于并联式踝关节康复机器人的研究主要集中在机构设计、运动学分析、控制系统设计、人机交互等方面。
现有的研究成果为进一步研究并联式踝关节康复机器人的动力学分析与控制设计提供了基础和参考。
研究内容与方法研究内容本研究旨在通过对新型并联式踝关节康复机器人进行动力学分析与控制设计，实现机器人高效、准确的运动，提高康复效果和扩大应用范围。
研究方法采用理论建模与实验验证相结合的方法，首先建立机器人的动力学模型，然后设计控制算法，最后通过实验验证控制策略的有效性。
02新型并联式踝关节康复机器人结构设计结构类型并联式结构，具有空间三自由度。
主要特点体积小，运动范围大，动态性能好。
结构组成机器人主要由底座、旋转轴、连杆、驱动器和踝关节固定装置组成。
机器人结构概述030201踝关节固定装置固定患者踝关节，确保机器人在运动过程中稳定。
驱动器提供动力，驱动踝关节进行康复运动。
连杆连接旋转轴和踝关节固定装置，实现踝关节的康复运动。
底座机器人的基础，提供支撑和固定。
旋转轴实现机器人的三个自由度运动，连接底座和连杆。
机器人主要部件与功能采用电动驱动方式，具有高精度、高效率的特点。
驱动方式传动方式控制系统采用滚珠丝杠传动方式，具有高刚性、高精度的特点。
基于绳牵引并联机构的上肢康复机器人设计廖斌;陆佳琪;李煜;李国翚【期刊名称】《科学技术与工程》【年(卷),期】2022(22)32【摘要】人类的上肢为生活提供了诸多便利,健康的上肢是高质量生活的保证。
上肢如果出现运动功能障碍就需要接受康复治疗。
为了减轻康复师的工作强度,同时增强治疗效果,需要利用康复机器人代替康复师来进行康复训练。
通过分析肘、肩关节的运动特性和规律,基于三自由度的冗余绳牵引并联机构设计了一款面向上肢康复的机器人。
该机器人由定位模块和连接模块组成,可对不同尺寸的上肢进行主动和被动康复训练。
由于机器人结构简单、易于装配、制造成本低,更容易被用户所接受。
在结构设计完成后对该上肢康复机器人进行了运动学建模,同时进行了机器人奇异性的分析,为后续运动控制的研究做准备。
最后,考虑到机器人的力传递性能和体积大小,采用多目标优化的方式对机器人进行了优化设计。
仿真结果表明:优化设计有效地提升了机器人的相关性能。
研究结果可为绳牵引并联机构在上肢康复机器人设计中的应用提供理论参考。
【总页数】8页(P14229-14236)【作者】廖斌;陆佳琪;李煜;李国翚【作者单位】天津大学机械工程学院;桂林电子科技大学机电工程学院;天津开发区奥金高新技术有限公司【正文语种】中文【中图分类】TH242【相关文献】1.绳牵引并联机器人机构的工作空间性能研究2.绳牵引并联机器人机构的运动学正解研究3.大型造船门式绳牵引并联起重机器人的机构设计与运动学位置逆解分析4.绳牵引式上肢康复机器人控制系统设计与验证5.一种绳牵引上肢康复机器人结构设计与有限元分析因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
踝关节运动辅助矫正机构的结构设计踝关节是人体运动中最常见的关节之一，也是最容易受伤的部位之一。
在康复治疗过程中，踝关节运动辅助矫正机构的设计起着重要作用，它可以帮助恢复受伤踝关节的运动功能，并防止二次伤害。
本文将介绍踝关节运动辅助矫正机构的结构设计，并探讨其应用前景。
1.引言踝关节疾病和损伤在日常生活中很常见，尤其是运动员和长时间站立工作者。
踝关节运动辅助矫正机构的设计可以提供给患者稳定的支持和恢复性运动，促进康复进程。
2.结构设计2.1.外部支持材料踝关节运动辅助矫正机构通常由高强度的材料制成，如碳纤维材料。
这种材料具有良好的强度和刚性，能够有效地提供稳定的踝关节支持。
2.2.关节连接机构为了使踝关节机构具有良好的适应性和稳定性，设计师通常采用可调节的关节连接机构。
这种机构可以根据患者的个体差异来调整，确保合适的运动范围和支持力度。
2.3.软垫和压力分布踝关节运动辅助矫正机构的内侧通常设计有柔软的垫层，以提供额外的舒适性和稳定性。
此外，通过在机构中设计适当的压力分布点，可以减轻患者的疼痛和压力。
3.应用前景踝关节运动辅助矫正机构的设计在康复领域中应用广泛。
它们可以帮助患者恢复正常步态和运动功能，并降低二次伤害的风险。
此外，它们还可以在运动员的训练和比赛中发挥重要的辅助作用，提高运动表现。
4.结论踝关节运动辅助矫正机构的设计在康复治疗和运动训练中起着关键作用。
通过合理的结构设计，可以提供稳定的支持和适当的运动范围，促进患者的康复和运动表现。
随着科技的不断进步，踝关节运动辅助矫正机构的设计将进一步优化和创新，为患者提供更好的康复体验和运动效果。
思路提示：本文主要介绍了踝关节运动辅助矫正机构的结构设计。
在引言部分，指出了踝关节损伤的普遍性。
在结构设计部分，分别介绍了外部支持材料、关节连接机构和软垫与压力分布的重要性。
在应用前景部分，描述了踝关节运动辅助矫正机构在康复和运动训练中的广泛应用。
最后，通过结论部分强调了踝关节运动辅助矫正机构的重要性和未来发展前景。
面向踝关节康复的并联变胞机器人机构设计与分析随着人们对康复医学的重视，踝关节康复逐渐成为一个热门领域。
然而，传统的康复方法往往无法满足患者的需求，因此需要一种新的方法来提高康复效果。
机器人康复技术作为一种新兴的康复手段，因其精确度高、重复性好等优点，成为踝关节康复的研究热点。
本文提出了一种。
该机构由底座、固定平台、变胞机构和控制系统组成。
底座通过固定平台连接到地面，提供了机器人的稳定性。
变胞机构包括多个电动推杆和传动杆，通过电动推杆的伸缩来实现踝关节运动。
控制系统通过传感器采集患者踝关节的运动信息，并根据设定的康复模式控制电动推杆的运动。
在机构设计过程中，我们考虑了以下几个方面：首先，机构的结构应该紧凑，以便于在有限的康复空间内使用。
其次，机构的运动范围应该与人体踝关节的运动范围相匹配，以确保康复效果的最大化。
最后，机构应具备良好的稳定性和精确度，以确保康复过程的安全性和可靠性。
为了验证机构的性能，我们进行了数值仿真和实验研究。
在数值仿真中，我们使用ADAMS软件对机构进行了运动学和动力学分析。
结果显示，机构能够在设定的运动范围内实现踝关节的各种运动。
在实验研究中，我们邀请了一些踝关节受伤的患者作为实验对象，通过使用机器人康复系统进行康复训练。
结果显示，机器人康复系统能够显著改善患者的踝关节功能，并且具有较好的康复效果。
综上所述，本文设计了一种面向踝关节康复的并联变胞机器人机构，并进行了性能验证。
结果表明，该机构具有较好的稳定性、精确度和康复效果，为踝关节康复提供了一种新的康复方法。
未来，我们将进一步完善机构的设计，并开展更多的临床实验，以进一步验证其康复效果。
2URR-SRR-RUPUR并联式腿部康复机器人机构设计与运动性能分析叶增林1张良安2陈华1吴昊1（1马鞍山学院人工智能创新学院，安徽马鞍山243100）（2安徽工业大学机械工程学院，安徽马鞍山243002）摘要基于腿部关节康复机理，提出了一种2URR-SRR-RUPUR4自由度并联式腿部康复机器人，该机构能够实现踝关节的外展和内收运动、膝关节的屈伸运动、髋关节的内旋和外旋运动以及腿部的牵伸运动。
基于螺旋理论分析了该机构在一般位型和初始位型下的约束螺旋系和自由度性质。
建立了2URR-SRR-RUPUR并联机构的运动学模型，采用闭环矢量法求解机构的运动学逆解并分析了机构的速度雅可比矩阵，在此基础上，对机构的工作空间和奇异性进行研究，得到了机构的工作空间图和奇异位型。
基于腿部关节康复运动路径对机构进行轨迹规划，将规划结果采用SolidWorksMotion软件进行运动仿真分析，仿真结果表明，机构运动连续平滑，适合腿部康复运动训练，具备良好的应用潜力。
关键词腿部康复并联机构自由度螺旋理论运动学逆解奇异性分析运动仿真Design and Motion Performance Analysis of2URR-SRR-RUPUR ParallelLeg Rehabilitation Robot MechanismYe Zenglin1Zhang Liang'an2Chen Hua1Wu Hao1（1College of Artificial Intelligence，Ma'anshan University，Ma'anshan243100，China）（2School of Mechanical Engineering，Anhui University of Technology，Ma'anshan243002，China）Abstract Based on the mechanism of leg joint rehabilitation，a2URR-SRR-RUPUR four-degree-of-freedom parallel leg rehabilitation robot is proposed，which can realize the abduction and adduction of ankle joint，flexion and extension of knee joint，hip joint abduction and adduction movements and leg stretching movements.Based on the spiral theory，the constrained spiral system and the degree of freedom properties of the mechanism in the general configuration and the initial configuration are analyzed.The kinematics model of the 2URR-SRR-RUPUR parallel mechanism is established.The closed-loop vector method is used to solve the in‐verse kinematics of the mechanism and the velocity Jacobian matrix of the mechanism is analyzed.On this ba‐sis，the working space and singularity of the mechanism are studied，the workspace map and singularity config‐uration of the mechanism are obtained.The trajectory planning of the mechanism is based on the rehabilitation path of leg joints，and the planning results are analyzed by SolidWorks Motion software.The simulation results show that the movement of the mechanism is continuous and smooth，suitable for leg rehabilitation training and has good application potential.Key words Leg rehabilitation parallel mechanism Degree of freedom Spiral theory Inverse kinemat‐ics Singularity analysis Motion simulation0引言我国已经步入了人口老龄化社会，据OECD人口发展预测，到2030年，中国的老龄化比例将超过日本，成为世界上老龄化问题非常严峻的国家[1]。
踝关节康复装置的设计与分析王中长【摘要】设计了踝关节康复装置的机械结构,应用Unigraphics软件建立踝关节康复装置的三维模型,通过运动分析模块检查装置运动过程中零部件之间的干涉情况,分析旋转角度,从而提高装置模型的精度.应用ANSYS软件对踝关节康复装置的第一旋转轴进行有限元分析,通过等效应力云图与位移变形云图,分析应力集中对轴强度与变形的影响,为装置的可靠运行提供参考.【期刊名称】《机械制造》【年(卷),期】2018(056)012【总页数】4页(P65-68)【关键词】踝关节;康复装置;设计【作者】王中长【作者单位】滨州学院机电工程学院山东滨州 256603【正文语种】中文【中图分类】TH1231 研究背景踝关节是人体既灵活又稳定的负重关节，属于屈戍关节，由胫骨远端、距骨、腓骨远端及周围韧带组成。
日常生活中的行走、跳跃活动，主要依靠踝关节的跖屈、背屈运动完成。
在踝关节正常的屈伸运动中，常伴有内翻与外翻两个动作。
当踝关节不能主动运动时，会造成患者运动困难，从而导致患者长期卧床、全身截瘫，甚至会引起其它严重的并发症。
如果能有一款康复装置帮助踝关节在被动情况下跖屈40～50°、背屈20～30°、内翻 35～40°、外翻15°，并能根据患者的个体情况设置不同的运动角度与时间，进行连续往返式运动，这对踝关节不能或较难进行主动活动的病人而言具有现实意义，并能防止踝关节僵硬、下肢肌肉萎缩［1］。
可见，开展踝关节康复装置的研究具有重要意义。
2 装置机械结构2.1 机械结构功能踝关节康复装置的机械结构需要实现以下功能：①永磁直流电机高转速与康复装置低速运行间的大传动比转换；② 人体脚踝的跖屈、背屈运动，以及内、外翻运动，并且两个自由度的运动相互独立、互不产生干涉；③患者在坐、卧姿势下均可进行持续被动康复训练。
为了便于移动和放置，康复装置的体积不能太大，按照600 mm×500 mm×200 mm的尺寸设计康复装置整体结构［2］。
并联3-RRRPP踝关节康复机构的设计与分析
郭晓宁;汤桂泉;高林芳;张晓东
【期刊名称】《机械制造与自动化》
【年(卷),期】2017(000)005
【摘要】分析了一种3-RRRPP新型踝关节康复并联机器人机构.综合了该并联机构的结构特性,基于螺旋理论对机构的自由度进行计算,确定其为具有三维转动自由度且转动中心与人体踝关节中心重合的无过约束机构;并基于坐标变换法对机构位置逆解进行分析,利用ADAMS软件进行仿真,验证其正确性;再对其工作空间进行分析,验证其满足踝关节康复训练的需求.
【总页数】5页(P181-184,197)
【作者】郭晓宁;汤桂泉;高林芳;张晓东
【作者单位】福州大学机械工程及自动化学院,福建福州350100;福州大学机械工程及自动化学院,福建福州350100;福州大学机械工程及自动化学院,福建福州350100;福州大学机械工程及自动化学院,福建福州350100
【正文语种】中文
【中图分类】TH112;TP242
【相关文献】
1.基于并联机构的踝关节康复机器人研究 [J], 吴振宇;韩亚丽;沈培
2.新型RR-RURU踝关节康复机器人机构的设计与分析 [J], 张彦斌;荆献领;韩建海;陈子豪
3.3-SPS/S踝关节并联康复机构控制系统仿真 [J], 王海芳; 李新庆; 乔湘洋; 祁超飞
4.并联3-URS踝关节康复机器人的机构与运动学研究 [J], 黄键; 李伟光; 庄成忠; 蔡文伟
5.踝关节康复并联机构的变胞设计和自由度分析 [J], 陈耿彪;易宽寒
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
专利名称：一种新型踝关节康复并联机构
专利类型：实用新型专利
发明人：张建军,杨帅,刘承磊,戚开诚,牛建业,郭士杰,刘旭升,刘秀莹
申请号：CN202020482473.0
申请日：20200406
公开号：CN212282102U
公开日：
20210105
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本实用新型一种新型踝关节康复并联机构，包括静平台、动平台、两条UPU支链和一条AABA型支链；该并联机构具有两个不重合的旋转球心，分别为定球心和动球心；该并联机构整体视为动球心绕定球心作二自由度的球面运动，动平台在三条支链的约束下绕动球心作一自由度的球面运动；三条支链分别与静平台之间的回转副的回转轴线汇交于一点，该点为并联机构的定球心；三条支链分别与动平台之间的回转副的回转轴线汇交于一点，该点为并联机构的动球心；每条UPU支链上均具有一个沿UPU支链长度方向的移动副；两条UPU支链控制定球心和动球心在空间中的位姿，AABA 型支链中的B型连杆控制定球心与动球心之间的距离。
该并联机构的制造加工与装配精度更低，结构更简单紧凑，成本更低。
申请人：河北工业大学
地址：300130 天津市红桥区丁字沽光荣道8号河北工业大学东院330#
国籍：CN
代理机构：天津翰林知识产权代理事务所(普通合伙)
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并联式踝关节康复机器人设计
印松
【期刊名称】《上海电机学院学报》
【年(卷),期】2010(013)004
【摘要】根据人体踝关节的运动特点,提出采用具有3个转动自由度的并联机构实现踝关节康复训练机器人.通过自由度分析,开展机构分支运动链设计,得到了3-SPS/S型并联机构.研究了机构奇异性出现的条件,奇异性分析结果表明:不同的机构结构形式,其运动学性能也完全不同.
【总页数】4页(P211-214)
【作者】印松
【作者单位】上海电机学院机械学院,上海200245
【正文语种】中文
【中图分类】TP242;TH112
【相关文献】
1.并联式踝关节康复机器人研究 [J], 韩亚丽;于建铭;宋爱国;朱松青;张海龙;吴在罗
2.3-SPS/S踝关节并联式康复机器人设计 [J], 王海芳;陈晓波;张瑶;焦龙;李新庆;朱亚锟
3.踝关节康复机器人的结构设计研究 [J], 刘浩;常影;宋佳宇;喻仟龙;张洋
4.三自由度踝关节康复机器人设计与早期康复训练仿真 [J], 杨中原;崔冰艳;张祥;邓嘉
5.2URR-SRR-RUPUR并联式腿部康复机器人机构设计与运动性能分析 [J], 叶增林;张良安;陈华;吴昊
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Mechanical Engineering and Technology 机械工程与技术, 2021, 10(2), 229-235Published Online April 2021 in Hans. /journal/methttps:///10.12677/met.2021.102026踝关节康复机器人研究综述雷毛高1，吴海帆1*，刘勇2，范淑波2，陈帅1，谭信国1，徐海明11大连理工大学，机械工程学院，辽宁大连2大连医科大学附属第一医院，辽宁大连收稿日期：2021年3月9日；录用日期：2021年4月15日；发布日期：2021年4月22日摘要本文查阅了踝关节康复机器人国内外相关文献，从功能和结构形式对其进行分类介绍。
将踝关节康复机器人分为单自由度和多自由度两类，并将多自由度分为串联并联和混联形式，介绍了相应结构特征及应用方法。
最后，对踝关节康复机器人的发展前景进行了展望。
关键词踝关节运动，康复，训练，机器人A Survey of Researches on AnkleRehabilitation RobotMaogao Lei1, Haifan Wu1*, Yong Liu2, Shubo Fan2, Shuai Chen1, Xinguo Tan1, Haiming Xu1 1School of Mechanical Engineering, Dalian University of Technology, Dalian Liaoning2The First Affiliated Hospital of Dalian Medical University, Dalian LiaoningReceived: Mar. 9th, 2021; accepted: Apr. 15th, 2021; published: Apr. 22nd, 2021AbstractThis paper reviews the related domestic and international literatures of ankle rehabilitation ro-bot, describes and classifies the robots according to its function and structure. The ankle rehabili-tation robot is classified into single degree of freedom type and multi-degree of freedom type and the multi-degree of freedom is divided into series-parallel and hybrid forms. The structure cha-racteristics and the application are introduced. Finally, the development trend of ankle rehabilita-tion robot technology is prospected.*通讯作者。
