【摘要】：為實(shí)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(gè)自由度,但能近似實(shí)現(xiàn)踝關(guān)節(jié)的三維運(yùn)動(dòng)。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(duì)其進(jìn)行了運(yùn)動(dòng)建模分析。針對(duì)結(jié)構(gòu)采用的多種運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)模式,對(duì)剛?cè)峤M合驅(qū)動(dòng)與剛性驅(qū)動(dòng)模式分別進(jìn)行建模分析,給出了相關(guān)計(jì)算公式,并采用Matlab軟件進(jìn)行了計(jì)算。研究過程為多運(yùn)動(dòng)模式的機(jī)構(gòu)分析提供了參考。
【圖文】：

滑塊6的運(yùn)動(dòng)壓縮彈簧7，在彈簧力的作用下，以下平臺(tái)1為支撐，帶動(dòng)上平臺(tái)8沿背屈/跖屈方向運(yùn)動(dòng)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(tái)8上，就可以實(shí)現(xiàn)腳部的背屈/跖屈運(yùn)動(dòng);當(dāng)背屈/跖屈的運(yùn)動(dòng)幅度較小時(shí)，僅需裝置中的電機(jī)Ⅰ驅(qū)動(dòng)。而當(dāng)運(yùn)動(dòng)幅度較大時(shí)，還需啟動(dòng)內(nèi)翻/外翻驅(qū)動(dòng)電機(jī)Ⅱ，進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。類似的，當(dāng)需要進(jìn)行踝關(guān)節(jié)的內(nèi)翻/外翻輔助康復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)，，通過控制系統(tǒng)給相應(yīng)的電機(jī)通電，即可實(shí)現(xiàn)腳部的內(nèi)翻/外翻輔助康復(fù)運(yùn)動(dòng)。當(dāng)需要進(jìn)行兩者的復(fù)合康復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)，通過控制系統(tǒng)同時(shí)給兩個(gè)電機(jī)通電，實(shí)現(xiàn)其復(fù)合運(yùn)動(dòng)。圖1踝關(guān)節(jié)輔助康復(fù)裝置模型圖2裝置的運(yùn)動(dòng)模型記驅(qū)動(dòng)背屈/跖屈運(yùn)動(dòng)的電機(jī)為電機(jī)Ⅰ，驅(qū)動(dòng)內(nèi)翻/外翻運(yùn)動(dòng)的電機(jī)為電機(jī)Ⅱ，則在運(yùn)動(dòng)過程中，存在5種情況:①電機(jī)Ⅰ轉(zhuǎn)動(dòng)，電機(jī)Ⅱ不轉(zhuǎn)動(dòng);②電機(jī)Ⅰ不轉(zhuǎn)動(dòng)，電機(jī)Ⅱ轉(zhuǎn)動(dòng);③電機(jī)Ⅰ先轉(zhuǎn)動(dòng)，電機(jī)Ⅱ后轉(zhuǎn)動(dòng);④電機(jī)Ⅱ先轉(zhuǎn)動(dòng)，電機(jī)Ⅰ后轉(zhuǎn)動(dòng);⑤電機(jī)Ⅰ和電機(jī)Ⅱ同時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)。每一種情況又可以分為3種模式:①過渡模式(即電機(jī)驅(qū)動(dòng)壓縮彈簧，但尚不能帶動(dòng)上平臺(tái)運(yùn)動(dòng));②剛?cè)峤M合驅(qū)動(dòng)模式(電機(jī)驅(qū)動(dòng)壓縮彈簧，并由彈簧帶動(dòng)上平臺(tái)運(yùn)動(dòng));③剛性驅(qū)動(dòng)模式(電機(jī)驅(qū)動(dòng)中彈簧被壓并，并由彈簧帶動(dòng)上平臺(tái)運(yùn)動(dòng))。在此以圖2的背屈/跖屈運(yùn)動(dòng)中，電機(jī)Ⅰ轉(zhuǎn)動(dòng)，電機(jī)Ⅱ不轉(zhuǎn)動(dòng)為例進(jìn)行運(yùn)動(dòng)分析。2．1剛性驅(qū)動(dòng)模式如圖2，B1、B2和B3為上平臺(tái)的初始位置，B1'、B2'和B3'為上平臺(tái)運(yùn)動(dòng)后的某個(gè)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(diǎn)O為原點(diǎn)建立固定坐標(biāo)系X0Y0Z0，該坐標(biāo)系固定在下平臺(tái)上。其中X0軸平行于A2A3

屯?2裝置的運(yùn)動(dòng)模型記驅(qū)動(dòng)背屈/跖屈運(yùn)動(dòng)的電機(jī)為電機(jī)Ⅰ，驅(qū)動(dòng)內(nèi)翻/外翻運(yùn)動(dòng)的電機(jī)為電機(jī)Ⅱ，則在運(yùn)動(dòng)過程中，存在5種情況:①電機(jī)Ⅰ轉(zhuǎn)動(dòng)，電機(jī)Ⅱ不轉(zhuǎn)動(dòng);②電機(jī)Ⅰ不轉(zhuǎn)動(dòng)，電機(jī)Ⅱ轉(zhuǎn)動(dòng);③電機(jī)Ⅰ先轉(zhuǎn)動(dòng)，電機(jī)Ⅱ后轉(zhuǎn)動(dòng);④電機(jī)Ⅱ先轉(zhuǎn)動(dòng)，電機(jī)Ⅰ后轉(zhuǎn)動(dòng);⑤電機(jī)Ⅰ和電機(jī)Ⅱ同時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)。每一種情況又可以分為3種模式:①過渡模式(即電機(jī)驅(qū)動(dòng)壓縮彈簧，但尚不能帶動(dòng)上平臺(tái)運(yùn)動(dòng));②剛?cè)峤M合驅(qū)動(dòng)模式(電機(jī)驅(qū)動(dòng)壓縮彈簧，并由彈簧帶動(dòng)上平臺(tái)運(yùn)動(dòng));③剛性驅(qū)動(dòng)模式(電機(jī)驅(qū)動(dòng)中彈簧被壓并，并由彈簧帶動(dòng)上平臺(tái)運(yùn)動(dòng))。在此以圖2的背屈/跖屈運(yùn)動(dòng)中，電機(jī)Ⅰ轉(zhuǎn)動(dòng)，電機(jī)Ⅱ不轉(zhuǎn)動(dòng)為例進(jìn)行運(yùn)動(dòng)分析。2．1剛性驅(qū)動(dòng)模式如圖2，B1、B2和B3為上平臺(tái)的初始位置，B1'、B2'和B3'為上平臺(tái)運(yùn)動(dòng)后的某個(gè)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(diǎn)O為原點(diǎn)建立固定坐標(biāo)系X0Y0Z0，該坐標(biāo)系固定在下平臺(tái)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(tái)各點(diǎn)的坐標(biāo)為:0A1(0，a，－l4)，0A2(b，0，－l4)，0A3(0，0，－l4)。同時(shí)，以O(shè)點(diǎn)為原點(diǎn)建立動(dòng)坐標(biāo)系X1Y1Z1，該坐標(biāo)系與上平臺(tái)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(tái)各點(diǎn)的坐標(biāo)為:1B1(0，a，l3)，1B2(b，0，l3)和1B3(0，0，l3);由于上平臺(tái)采用對(duì)稱

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2 潘大雷;郭為忠;高峰;;動(dòng)力模塊車組的運(yùn)動(dòng)建模與規(guī)劃[J];機(jī)械工程學(xué)報(bào);2012年09期

3 彭秀艷;張文穎;何志勇;;基于譜估計(jì)方法的船舶縱向運(yùn)動(dòng)建模預(yù)報(bào)研究[J];自動(dòng)化技術(shù)與應(yīng)用;2008年11期

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6 王永超,孫健,陳新度,何漢武;虛擬環(huán)境中卸箱機(jī)的運(yùn)動(dòng)建模[J];中國機(jī)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(yùn)動(dòng)建模及其視景仿真[J];大連海事大學(xué)學(xué)報(bào);2010年01期

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

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

10 張心光;鄒早建;;支持向量回歸機(jī)不敏感因子ε對(duì)運(yùn)動(dòng)建模的影響[J];中國造船;2011年03期

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1 龔光紅;馮勤;彭曉源;丁瑩;;具有真實(shí)感的人體運(yùn)動(dòng)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(jī)遇、責(zé)任和對(duì)策（下冊(cè)）[C];2002年

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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(jì)[D];鄭州輕工業(yè)學(xué)院;2015年

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

本文編號(hào)：2573436