為提高偏癱患者健、患側(cè)肢體協(xié)調(diào)運動能力,研制了一種新型坐式單驅(qū)動四肢聯(lián)動康復(fù)機器人,它能夠在主被動模式下為偏癱患者的肢體提供同異步協(xié)同訓練�；谄矫嫫哌B桿變胞機構(gòu)設(shè)計了一種可實現(xiàn)四肢協(xié)調(diào)運動的訓練機構(gòu),通過傳動系統(tǒng)調(diào)節(jié)兩側(cè)訓練機構(gòu)曲柄的相位差,實現(xiàn)左右兩側(cè)肢體同步或異步聯(lián)合運動;在矢狀面內(nèi)建立人-機模型及訓練機構(gòu)進行運動學分析,從理論上證明該機構(gòu)能夠?qū)崿F(xiàn)四肢聯(lián)動的可行性;基于智能移動終端和微控制器開發(fā)了上下位機控制系統(tǒng),并在樣機上進行了試驗,結(jié)果表明試驗者在機器人作用下能夠?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)同運動;0⁶ r/min速度范圍的同/異步被動訓練和61.82²27 N足底壓力范圍的異步主動訓練;同/異步訓練模式之間可自動切換。 

【文章來源】：儀器儀表學報. 2017年10期 北大核心

【文章頁數(shù)】：10 頁

【部分圖文】：

機器人樣機Fig．1Prototypeoftherobot

第10期姜禮杰等:一種同/異步四肢聯(lián)動康復(fù)機器人的研究2383化訓練需求。在下肢訓練機構(gòu)的基礎(chǔ)上添加一種具有零自由度的II級桿組，II級桿組可等效為一種可變連桿長度的凸輪機構(gòu)，它隨著5R下肢變胞機構(gòu)進行協(xié)調(diào)運動，如圖2(a)所示。將圖2(a)康復(fù)訓練機構(gòu)可建立圖2(b)所示機構(gòu)示意圖，其中AB代表訓練機構(gòu)的曲柄，由伺服電機進行驅(qū)動;BC為連桿，桿BC分別與曲柄AB鉸接，腳踏點M可在連桿上滑動調(diào)節(jié)以實現(xiàn)不同運動參數(shù);II級連桿GF的鉸接點F也在連桿BC上;CD為搖桿兩端分別與桿BC、DE進行鉸接、DE為調(diào)整桿，由伺服電機進行驅(qū)動;FG為上肢連桿、GN是上肢搖桿，N點為扶手位置;A、E、H3點分別與座椅機架進行鉸接，腳踏點M和扶手N點可在平面內(nèi)實現(xiàn)不同封閉曲線和不同幅度的擺動。該機構(gòu)采用平面連桿機構(gòu)設(shè)計，具有承載能力大、控制簡單，安全可靠、經(jīng)濟性好，在一定范圍可實現(xiàn)不同運動軌跡、幅度的特點。圖2機器人一側(cè)執(zhí)行機構(gòu)Fig．2Executingmechanismononesideoftherobot1．2傳動系統(tǒng)設(shè)計機器人兩側(cè)訓練機構(gòu)由一套傳動系統(tǒng)進行驅(qū)動，傳動系統(tǒng)有主、副兩條傳動鏈，通過傳動系統(tǒng)中制動器、離合器及齒輪間的相互配合實現(xiàn)訓練機構(gòu)輸出不同運動軌跡和幅度的康復(fù)訓練。主傳動鏈主要用來驅(qū)動訓練機構(gòu)的曲柄運動;副傳動鏈主要是驅(qū)動訓練機構(gòu)的調(diào)整桿進行調(diào)節(jié)訓練機構(gòu)的訓練幅度，兩者分時共用一個伺服電機驅(qū)動，如圖3所示。在圖3中，主傳動鏈是由伺服電機，減速機、離合器3/4、制動器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。在主傳動鏈中，伺服電機將運動經(jīng)減速機降速并增大扭矩后傳遞到齒輪1，經(jīng)離合器3、4將運動傳遞到齒輪6/8，然后制動器3/4處于非制動狀態(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)濟性好，在一定范圍可實現(xiàn)不同運動軌跡、幅度的特點。圖2機器人一側(cè)執(zhí)行機構(gòu)Fig．2Executingmechanismononesideoftherobot1．2傳動系統(tǒng)設(shè)計機器人兩側(cè)訓練機構(gòu)由一套傳動系統(tǒng)進行驅(qū)動，傳動系統(tǒng)有主、副兩條傳動鏈，通過傳動系統(tǒng)中制動器、離合器及齒輪間的相互配合實現(xiàn)訓練機構(gòu)輸出不同運動軌跡和幅度的康復(fù)訓練。主傳動鏈主要用來驅(qū)動訓練機構(gòu)的曲柄運動;副傳動鏈主要是驅(qū)動訓練機構(gòu)的調(diào)整桿進行調(diào)節(jié)訓練機構(gòu)的訓練幅度，兩者分時共用一個伺服電機驅(qū)動，如圖3所示。在圖3中，主傳動鏈是由伺服電機，減速機、離合器3/4、制動器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。在主傳動鏈中，伺服電機將運動經(jīng)減速機降速并增大扭矩后傳遞到齒輪1，經(jīng)離合器3、4將運動傳遞到齒輪6/8，然后制動器3/4處于非制動狀態(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，運動經(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)訓練機構(gòu)的曲柄相連，驅(qū)動曲柄做回轉(zhuǎn)運動，完成圖3傳動系統(tǒng)Fig．3Transmissionsystem被動康復(fù)訓練。訓練機構(gòu)的同異步運動是由兩側(cè)曲柄的相位差所決定的，當二者相位差為0°時，訓練機構(gòu)則同步運動，相位差為180°時，則兩者為異步運動。進行兩側(cè)訓練機構(gòu)同異步調(diào)節(jié)時，需將副傳動鏈的離合器1/2處于離合狀態(tài)，控制器控制制動器3處于制動狀態(tài)及離合器3處于分離狀態(tài);利用制動器3使無負載的左側(cè)訓練機構(gòu)處于靜止狀態(tài);另一側(cè)執(zhí)行機構(gòu)的離合器4處于粘合狀態(tài)，制動器4處于非制動狀態(tài)。此狀態(tài)下，伺服電機將運動經(jīng)減速機、齒輪1、齒輪副8/8'、齒輪副9/9'等傳遞到右側(cè)曲柄軸2進行相位調(diào)

【參考文獻】：
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