[00914091]肢体康复医疗机器人

在深入分析人体肢体特殊运动学特征以及康复机器人与人体相互作用关系的基础上，同时结合人体工程学以及生理结解剖学的相关基础理论，建立了人肢体的运动学模型，分析了人肢体活动空间内的灵巧性和顺应性，提出了肢体运动柔顺性和灵巧性的评价指标以及康复机器人工作空间分析与评价的方法，分析和优化了康复机器人工作空间，在此基础上设计了一套能够自动顺应配合误差的康复机器人样机，该样机的肩关节有5个自由度、肘关节有1个自由度、手部有6个自由度，所设计的康复训练机器人在灵巧性、顺应性以及舒适性方面能够满足康复医学的理念。由于人工气动肌肉具有类似人体肌肉的柔顺性，而且外形轻巧，能确保训练的安全性，所以研发的康复机器人采用气动肌肉作为驱动器。对气动肌肉压力－位移关系的非线性及动作响应的时滞性进行了研究，建立了气动肌肉拉力-收缩量-内部压力之间的映射关系，在此基础上提出了康复机器人的主被动协调运动算法，并在研制的康复机器人样机上进行了验证，结果表明所提出的算法能确保康复机器人实现主被动协调运动。康复机器人结构设计方面：从生理解剖学的角度，分析了人的肢体自然运动规律，提出了满足人体工程学的康复机器人肩关节设计方法，所提出的肩关节设计方法能够保证康复机器人的工作空间与人体的活动空间一致，而且在运动的灵巧性以及柔顺性方面与人体肢体相匹配。相比国外学者的类似工作，该方法对康复机器人的结构设计具有更强的指导性。康复机器人驱动系统设计方面：采用结构轻巧、功率自重比大、动作频率与人体肌肉相同的柔性气动肌肉作为系统的驱动器，消除了电机或气缸等刚性元件驱动器所带来的安全隐患，驱动安全可靠，符合康复医学理念，而且通应用广泛，市场前景非常好。