脚踏式下肢康复训练机器人结构设计及运动学仿真

中国机械工程

脚踏式下肢康复训练机器人结构设计及运动学仿真

刘瑞素;邢新闯;刘亚男;叶协通;王永敏

河北工业大学，天津，300130

出版日期:2016-10-25 发布日期:2016-10-21

Design and Simulation of a Lower Limbs Rehabilitative Robot

Liu Ruisu;Xing Xinchuang;Liu Yanan;Ye Xietong;Wang Yongmin

Hebei University of Technology,Tianjin,300130

Online:2016-10-25 Published:2016-10-21

摘要/Abstract

摘要：

借助于Pro/E软件建立下肢康复训练机器人的三维模型并设计了可以改变步长运动和进行位姿调整的步态运动机构。通过实验，对下肢康复训练机器人的工作步速范围、负载能力以及下肢关节运动角度进行分析，验证脚踏式下肢康复训练机器人设计的合理性。对设计结构进行了运动学仿真，仿真结果表明该机构能够较好地模拟人的实际步态运动，符合下肢康复系统的整体要求。

关键词: 下肢康复训练机器人, 康复训练, 机构模型, 运动学仿真

Abstract: A three-dimensional model of a lower limbs rehabilitative robot was built with Pro/E software. A gait mechanism which might change the step length and the pose of the ankle was designed. Kinematics simulation was carried out on the lower limbs rehabilitative robot, and the simulation results show that this mechanism may simulate human natural gait movement, and accords with robot system requirements.

Key words: lower limbs rehabilitative robot, rehabilitative training, mechanism model, kinematics simulation

中图分类号:

TP242

刘瑞素, 邢新闯, 刘亚男, 叶协通, 王永敏. 脚踏式下肢康复训练机器人结构设计及运动学仿真[J]. 中国机械工程.

Liu Ruisu, Xing Xinchuang, Liu Yanan, Ye Xietong, Wang Yongmin. Design and Simulation of a Lower Limbs Rehabilitative Robot[J]. China Mechanical Engineering.

参考文献

[1]金德闻，张济川. 康复工程学的研究与发展[J]. 现代康复，2008，4（5）: 643-646.

Jin Dewen, Zhang Jichuan. Research and Development of Rehabilitation Engineering [J].The Modern Rehabilitation, 2008，4（5）: 643-646.

[2]王永敏. 脚踏式下肢康复训练机器人的研究与实现[D].天津：河北工业大学,2013.

[3]Roy A，Krebs H I，Williams D J.Robot-aided Neurorehabilitation：a Novel Robot for Ankle Rehabilitation[J]. IEEE Transactions on Robotics，2009，25(3)：569-582.

[4]史小华,王洪波,孙利,等. 外骨骼型下肢康复机器人结构设计与动力学分析[J]. 机械工程学报,2014,50(3):41-48.

Shi Xiaohua, Wang Hongbo, Sun Li, et al. Design and Dynamic Analysis of an Exoskeletal Lower Limbs Rehabilitation Robot[J]. Journal of Mechanical Engineering, 2014,50(3):41-48.

[5]张杰. 脑卒中瘫痪下肢外骨骼康复机器人的研究[D].杭州：浙江大学,2007.

[6]刘靖. 气动肌肉驱动的下肢康复训练器的研制[D].广州：广东工业大学,2008.

[7]张晓超，张立勋，颜庆.一种新型三自由度下肢康复训练机器人步态机构运动分析及仿真[J].自动化技术及应用，2005,24（3）：32-35.

Zhang Xiaochao, Zhang Lixun, Yan Qing. Gait Analysis and Simulation of a 3-DOF Rehabilitative Robot[J].Techniques of Automation and Applications，2005,24（3）：32-35.

[8]戴克戎,汤荣光. 平地常速行走时的步态观察[J]. 中国生物医学工程学报,1982(5):15-21.

Dai Kerong, Tang Rongguang. Gait Observation of a Constant Speed Walking[J]. Chinese Journal of Biomedical Engineering,1982(5):15-21.

[9]郭忠武，王广志.正常青年人步态运动学参数的研究[J].中国康复理论与实践,2002，8(9)：532-533.

Guo Zhongwu, Wang Guanghi. Research on Gait Kinematics Parameters of Normal Young People[J]. Chinese Rehabilitation Theory and Practice,2002，8(9)：532-533.