人體手部康復訓練機器人機構的研究與分析.pdf

1、本文基于人手生物學特性和機器人理論，建立了分別應用于拇指和食指的單指康復訓練機器人機構，對拇指和食指的單指康復訓練機構的運動學進行了分析，并對其工作空間和運動仿真等問題進行了研究。
　　分析了人體手部的生物學結構，主要包括人體手指各關節(jié)的結構、各指節(jié)尺寸，論述了手指各關節(jié)的功能運動參數(shù)，并以此為基礎提出建立人體手部康復機器人機構的性能要求和方案，即6旋轉自由度拇指康復訓練機器人機構和3旋轉自由度食指康復訓練機器人機構。根據(jù)中國成年

2、人人體手部各關節(jié)和各指骨的平均尺寸，計算拇指和食指康復機構的理論尺寸，采用UG軟件分別建立拇指和食指康復訓練機構的單指虛擬模型。
　　針對拇指康復訓練機器人機構的單指模型，采用D-H參數(shù)法求解其正運動學，采用反變化法即代數(shù)法求其運動學逆解，采用微分變換法求其速度雅克比矩陣和加速度。針對食指康復訓練機器人機構的單指模型，采用閉環(huán)矢量法和坐標旋轉變換法求解其運動學正解和運動學逆解，采用微分變化法求解其速度和加速度。
　　基于對拇

3、指和食指康復訓練機器人機構的運動分析，采用Matlab軟件編程分別計算拇指和食指康復機構的工作空間。分析其工作空間發(fā)現(xiàn)該拇指和食指康復訓練機器人機構的運動區(qū)間在人體拇指和食指運動范圍內(nèi)，為拇指和食指康復訓練機器人機構的運動學仿真分析奠定了基礎。
　　對拇指和食指康復訓練機器人機構進行了運動學仿真分析，提出了分別針對拇指和食指的幾種簡單的康復訓練模式，采用UG軟件仿真出拇指指尖和食指指尖的位移曲線、速度和加速度曲線，追蹤拇指和食指指