康復(fù)裝置外文翻譯--關(guān)節(jié)康復(fù)機(jī)器人上肢理療和訓(xùn)練-文庫吧
2025-04-17 02:58 本頁面
【正文】 由度機(jī)械手，包括 6DOF 肩關(guān)節(jié)的 機(jī)器人 ，在肘關(guān)節(jié)的 1自由度 和 2自由度在腕關(guān)節(jié)，如示于圖 。 圖 康復(fù)機(jī)器人的圖片 在下文中，圖 顯示了一個(gè)人的上肢和其與所提到的 9 自 由度康復(fù)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)自由。顯然，用來容納由于人類的肩關(guān)節(jié)的（即 24個(gè)關(guān)節(jié)，為水平面內(nèi)運(yùn)動(dòng)， 關(guān)節(jié) 5 為矢量面內(nèi) 運(yùn)動(dòng) ， 運(yùn)動(dòng)的機(jī)械 關(guān)節(jié) 的 16 的康復(fù)機(jī)器人， 即 關(guān)節(jié) 1,2， 3,4,6 的 旋內(nèi) /旋 外 運(yùn)動(dòng) ），機(jī)械 關(guān)節(jié) 7是 用于人類的肘關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)，以及用于其它的機(jī)械 關(guān)節(jié) ，以適應(yīng)由于的人的腕關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)（即 關(guān)節(jié) 89，旋 內(nèi) /旋 外 運(yùn)動(dòng)）。為了使機(jī)器人適應(yīng)不同病人的 需求 ，其作用機(jī)理是這樣設(shè)計(jì)的，上臂的長度，可向從 26厘米至 34 厘米之間變化，而 與前臂可以作出 24 厘米和 30之間變化厘米。 圖 人體上肢的運(yùn)動(dòng)模型一個(gè)人的手臂模型（ b）康復(fù)機(jī)器人 系統(tǒng)架構(gòu) 根據(jù)一般的控制系統(tǒng)的功能，它可以被分為三類：（ 1）傳感器系統(tǒng) （ 2） 驅(qū)動(dòng)裝置 和（ 3）計(jì)算 機(jī) 處理器。傳感器系統(tǒng)通常包括電位器，對于每個(gè)關(guān)節(jié)的電機(jī)的編碼器，以及肌電圖（ EMG）和 用于人類的上肢的力傳感器 。 肌肉表面所連接的 電極對 收集患者 的 EMG 信號。此外， 康復(fù) 機(jī)器人配備 4個(gè)力傳感器安裝在機(jī)器人與人的手臂之間的連接， 如 圖 所示， 每個(gè)力傳感器來實(shí)現(xiàn)通過對應(yīng)變計(jì)用于測量人類和機(jī)器人之間的相互作用力。從上臂由兩個(gè)力傳感器測得的力是由于肩膀前屈 /后伸，水平內(nèi)收 /外展。肘部彎曲 /伸展與肩旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的相互作用力測量前臂。另一方面，康復(fù)機(jī)器人 的電位計(jì) 在每個(gè) 關(guān)節(jié) 處輸出的絕對值的該特定關(guān)節(jié)的關(guān)節(jié)位置信息。但是，為了 實(shí)現(xiàn)更精確的位置 和 速度控制， 每個(gè)關(guān)節(jié)的電機(jī)的電機(jī)編碼器 安裝 到相對更高的分辨率的相關(guān)關(guān)節(jié)的關(guān)節(jié)位置信息提取， 驅(qū)動(dòng) 裝置 使 用直流電動(dòng)機(jī)的 FAULHABER 系列，具有重量輕和高扭矩的顯著功能。 圖 安裝在機(jī)器人手臂的 四個(gè)力傳感器。照片 1）所示的傳感器可以感知力的肩膀前屈 /后伸。照片 2）顯示的傳感器，可以感知力的肩膀，水平內(nèi)收 /外展。的結(jié)構(gòu)是類似的上臂和前臂的傳感器，可以感知彎曲 /伸展的力量和肩部旋轉(zhuǎn)。 3 康復(fù)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué) 圖 9自由度康復(fù)機(jī)器人手臂 在本節(jié)中，我們將嘗試通過逆運(yùn)動(dòng)學(xué)解 決方案的研究，探討所有可行的這 9個(gè)自由度的外骨骼型康復(fù)機(jī)器人手臂的運(yùn)動(dòng)。為了滿足這一目的，機(jī)器人結(jié)構(gòu)的簡化示意圖畫在圖 ，共 12個(gè)坐標(biāo)被分配到基地和運(yùn)用 Denavit 的 DH（ DH）表示法使用的 11 個(gè)關(guān)節(jié)軸的適當(dāng)位置上。在 下文 中，我們將調(diào)用的坐標(biāo)框架為方便起見，“聯(lián)合支點(diǎn)” 作為 起源。請注意，關(guān)節(jié) 1V （ 8Z ）和 關(guān)節(jié) 2V （ 1VZ ）是固定的，因此 ，相關(guān)的旋轉(zhuǎn)角度 1V? 和 2V? 是恒定的，一個(gè) U 形 連接臂在原點(diǎn)的坐標(biāo)系 }{ 7XYZ 的連結(jié)與把手的坐標(biāo)原點(diǎn)在抓框架 }{ 9XYZ 。符號 1d （ 滑動(dòng)關(guān)節(jié)）和 2? ~ 9? （ 旋轉(zhuǎn) 關(guān)節(jié) ）被視為對應(yīng)于各種關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)的變量，相關(guān)的 DH 參數(shù)示于表 。 表 康復(fù)機(jī)器人 DH 參數(shù) 由于我們的 康復(fù) 機(jī)器人的設(shè)計(jì)屬于外骨骼型，它是 合理的假設(shè) ，在正常運(yùn)行的人的手臂基本上構(gòu)成平行的康復(fù)機(jī)器人臂，這自然推斷一些聯(lián)合樞轉(zhuǎn)的軌跡機(jī)器人應(yīng)保持在適當(dāng)?shù)年P(guān)系與這些的一些相應(yīng)的人的手臂的關(guān)節(jié)。根據(jù)此平行運(yùn)動(dòng)的原則，而不是解決逆運(yùn)動(dòng)學(xué)解決方案通常發(fā)現(xiàn)整個(gè)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)空間，我們簡化了這個(gè)問題，只查找那些解決方案，例如，無論是康復(fù)機(jī)器人和人類的手臂，將符合上述原則。從技術(shù)上講，我們首先會嘗試找到位置軌跡的基本的共同支點(diǎn)的康復(fù)機(jī)器人給人類手臂各關(guān)節(jié)的知識。更具體地說，我們只找到三個(gè)位 置對應(yīng)于人的肩關(guān)節(jié)，肘關(guān)節(jié)，腕關(guān)節(jié)機(jī)器人的關(guān)節(jié)支點(diǎn)。反過來，我們可以很容易地根據(jù)這三個(gè)位置的姿勢 解決康復(fù)機(jī)器人的幾何形狀。 假設(shè)我們知道人類的肩膀上的期望位置肘關(guān)節(jié)聯(lián)合 hsO ， heO ，手腕接頭hwO ，上臂的長
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