【摘要】：為實現(xiàn)踝關節(jié)輔助康復,開發(fā)了一種基于球銷副的仿生踝關節(jié)輔助康復裝置,該裝置具有兩個自由度,但能近似實現(xiàn)踝關節(jié)的三維運動。在介紹仿生踝關節(jié)輔助康復裝置結構的基礎上,對其進行了運動建模分析。針對結構采用的多種運動驅動模式,對剛柔組合驅動與剛性驅動模式分別進行建模分析,給出了相關計算公式,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。當需要康復的腳關節(jié)扣定在上平臺8上，就可以實現(xiàn)腳部的背屈/跖屈運動;當背屈/跖屈的運動幅度較小時，僅需裝置中的電機Ⅰ驅動。而當運動幅度較大時，還需啟動內翻/外翻驅動電機Ⅱ，進行驅動。類似的，當需要進行踝關節(jié)的內翻/外翻輔助康復運動時，，通過控制系統(tǒng)給相應的電機通電，即可實現(xiàn)腳部的內翻/外翻輔助康復運動。當需要進行兩者的復合康復運動時，通過控制系統(tǒng)同時給兩個電機通電，實現(xiàn)其復合運動。圖1踝關節(jié)輔助康復裝置模型圖2裝置的運動模型記驅動背屈/跖屈運動的電機為電機Ⅰ，驅動內翻/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轉動，電機Ⅱ不轉動;②電機Ⅰ不轉動，電機Ⅱ轉動;③電機Ⅰ先轉動，電機Ⅱ后轉動;④電機Ⅱ先轉動，電機Ⅰ后轉動;⑤電機Ⅰ和電機Ⅱ同時轉動。每一種情況又可以分為3種模式:①過渡模式(即電機驅動壓縮彈簧，但尚不能帶動上平臺運動);②剛柔組合驅動模式(電機驅動壓縮彈簧，并由彈簧帶動上平臺運動);③剛性驅動模式(電機驅動中彈簧被壓并，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轉動，電機Ⅱ不轉動為例進行運動分析。2．1剛性驅動模式如圖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。以中心球銷的回轉中心點O為原點建立固定坐標系X0Y0Z0，該坐標系固定在下平臺上。其中X0軸平行于A2A3

屯?2裝置的運動模型記驅動背屈/跖屈運動的電機為電機Ⅰ，驅動內翻/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轉動，電機Ⅱ不轉動;②電機Ⅰ不轉動，電機Ⅱ轉動;③電機Ⅰ先轉動，電機Ⅱ后轉動;④電機Ⅱ先轉動，電機Ⅰ后轉動;⑤電機Ⅰ和電機Ⅱ同時轉動。每一種情況又可以分為3種模式:①過渡模式(即電機驅動壓縮彈簧，但尚不能帶動上平臺運動);②剛柔組合驅動模式(電機驅動壓縮彈簧，并由彈簧帶動上平臺運動);③剛性驅動模式(電機驅動中彈簧被壓并，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轉動，電機Ⅱ不轉動為例進行運動分析。2．1剛性驅動模式如圖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。以中心球銷的回轉中心點O為原點建立固定坐標系X0Y0Z0，該坐標系固定在下平臺上。其中X0軸平行于A2A3，Y0軸平行于A1A3，Z0軸與OA3重合。在X0Y0Z0中，下平臺各點的坐標為:0A1(0，a，－l4)，0A2(b，0，－l4)，0A3(0，0，－l4)。同時，以O點為原點建立動坐標系X1Y1Z1，該坐標系與上平臺相固定。其中X1軸平行于B2B3，Y1軸平行于B1B3，Z1軸與OA3重合。在X1Y1Z1中，上平臺各點的坐標為:1B1(0，a，l3)，1B2(b，0，l3)和1B3(0，0，l3);由于上平臺采用對稱

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