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上肢康复机器人设计-右手工业设计-北京产品结构设计
2022-11-18
中国曾经步入了老龄化社会,使康复机器人的研发成为了重点研讨课题。依据现有材料显现,在上肢康复机器人设计上还存在着缺乏,特别是康复机械臂以及机械手的设计上还需求进一步完善。本文针对上肢康复机器人设计与运动规划停止研讨。

关键词:上肢康复机器人机构运动仿真运动规划


上肢康复机器人属于是一种上肢康复锻炼的执行部件,其能够用来带动患者的上肢停止运动,从而到达物理康复的效果。从运动形式上来看,其在部件构造设计上与人体的上肢类似,附加运动特征的类似性,从而完成康复运动规划。

1上肢康复机器人的运动规划

上肢康复机器人的运动规划就是要使其完成必要的康复运动功用。患者在运用上肢康复机器人停止康复锻炼的时分,要保证运动的平安性战争稳性。关于运动规划的选择,要依据轨迹规划所在空间来停止。假如运动规划是在关节空间中停止,则在运动的时分所产生的受控变量即为轨迹规划,其缺陷是机械手的末端所产生的轨迹不会很准确。

相比拟而言,康复运动规划的特性则是由康复机器人的特性来肯定的。其首先在针对患者的康复运动中从起始点到目的点都会将患者置身在平安的空间内,不会与患者之间发作干预。除了一些传统的康复锻炼形式之外,针关于具有特殊性的运动规划,则需求在参数上停止调整。

也就是说,上肢康复机器人在运动规划上是坚持其传统康复运动的特征的,并在此根底上增强了康复功用性运动技术。特别要留意关节角在运动的过程中的连续性,从运动的起始端和目的端,在姿态上都要具有可控性。要关于上肢康复机器人的运动有所约束,就要在关节变量的上下限设置上具有一定的合理性,不但可以坚持康复运动的平稳性,还要进步平安系数,以防止患者遭到伤害。

2上肢康复机器人的运动仿真

上肢康复机器人的运动仿真所应用的是三维外型仿真软件,其能够关于机器人的仿真动作停止有效控制。仿真动作是在机械运动的作用下来完成的,经过三维外型仿真软件将机电一体化系统树立起来。本论文关于上肢康复机器人的运动仿真选择运用了控制运动轨迹仿真的LabVIEW控制软件和三维外型仿真的So1idworks软件。

2.1上肢康复机器人的控制仿真模型。关于上肢康复机器人的控制仿真模型的设计,首先采用最简双方法设计简化的模型,其目的是为了关于运动学原理在设计中应用的合理性停止检验。机械人末端的轨迹,需求契合设计的请求,采用这种倡议的虚拟原型,可以便当电脑运算并且俭省内存。

当简化模型的运动仿真契合设计请求之后,就能够在其架构以运动原理的根底上树立起完好仿真模型,经过零件外形的不规则形来关于仿真效果停止干预判别。上肢康复机器人三维完好外型模型如图1。

2.2上肢康复机器人运动的控制仿真形式。关于上肢康复机器人运动的控制仿真,运用NI+SoftMotion模块连将LabVIEW软件和So1idworks软件衔接起来,在So1idWorks+Motion插件中能够完成上肢康复机器人的运动仿真。采用这种运动仿真形式,可以取得运动仿真的各个参数,如在仿真运动的过程中,每一个构件所在的位置,运动的速度以及完成加速度的条件等等,都能够从用户的界面上显现出来,以便于关于仿真控制程序进一步完善。

在施行运动仿真形式之前,首先要确保So1idWorks+Motion插件被激活,之后,虚拟电机轴被设置在NI+LabVIEW的虚拟原型技术中,其是经过将上肢康复机器人的完整仿真形式切换到管理器当中,在将动力源切换到其中来完成的。So1idWorks在装配关系在机构的运动中起到了重要的作用,由于在So1idWorks模型中所呈现的各种状态,包括固定零部件的状态和运动零部件的状态都是在这里遭到支配。

在停止运动控制仿真时,需求将患者的信息界面树立起来。患者的信息,包括身高、体重以及肩宽等等能够便当关于机械臂以及以及上肢容纳体停止规格的计算,以便于在运动规划中,依据这些计算尺寸停止干预剖析。

关于常规运动形式的选择,要运用直线运动控件完成关节的往复运动,电机以自定义的方式关于位移、运动的速度和加速度幅值,能够运用“读取”在界面上加以显现。

关于关节运动的调理形式,各个关节之间要具有协同运动的功用,而且还能够各自单独运动。关节运动的情况能够经过控件显现出来。医师能够经过检测运动的状况来制定治疗方案并依据应用实践停止调整。

在自主选择常规运动形式面板中,程序控件的选择还需求Matlab脚本控件,其重要性在于,可以进步LabvIEw―Matlab混合编程的可行性。以这种编写程序的方式,可以关于常规的形式停止自主选择,从而完成患者的康复功用。

当上肢康复机器人运动的控制仿真进入到根本成熟阶段的时分,就能够将完好虚拟原型的控制仿真树立起来,关于仿真结果的正确性加以考证,以进步工作效率。

3总结

综上所述,鉴于上肢康复机器人尚且存在着缺乏,本论文在上肢康复机器人的设计上提出了具有参考性的计划,并关于运动规划停止了较为细致的论述。但是在临床医学的应用性上,上肢康复机器人的设计还有待进一步讨论。



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