刚柔耦合肘关节助力机构的运动学分析
Kinematics Analysis of Rigid Flexible Coupling Elbow Joint Power Assisted Mechanism
- 机械传动 2022年46卷第2期 页码：135-140
- 作者机构：
1.中北大学 机械工程学院， 山西 太原 030051
- 作者简介：
李泽辉（1995— ），女，山西朔州人，硕士研究生；主要研究方向为机构与机器人学。
宋胜涛（1979— ），男，河北元氏人，副教授；研究方向为现代机械设计理论与方法研究。
- 基金信息：
DOI：10.16578/j.issn.1004.2539.2022.02.022
中图分类号：
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李泽辉,宋胜涛,宁峰平等.刚柔耦合肘关节助力机构的运动学分析[J].机械传动,2022,46(02):135-140.
Li Zehui,Song Shengtao,Ning Fengping,et al.Kinematics Analysis of Rigid Flexible Coupling Elbow Joint Power Assisted Mechanism[J].Journal of Mechanical Transmission,2022,46(02):135-140.
李泽辉,宋胜涛,宁峰平等.刚柔耦合肘关节助力机构的运动学分析[J].机械传动,2022,46(02):135-140. DOI： 10.16578/j.issn.1004.2539.2022.02.022.
Li Zehui,Song Shengtao,Ning Fengping,et al.Kinematics Analysis of Rigid Flexible Coupling Elbow Joint Power Assisted Mechanism[J].Journal of Mechanical Transmission,2022,46(02):135-140. DOI： 10.16578/j.issn.1004.2539.2022.02.022.
摘要
针对人们在提升重物中无法提供足够的力量，对可依附于人体的助力装置的迫切需求，提出了一种刚柔耦合的可穿戴式肘关节助力机构，为人体在提升重物过程中提供助力；解决目前传统的刚性机构笨重而不灵活，柔性机构在支撑人体质量方面有困难的问题。对机构的构型和特点进行了分析；基于螺旋理论进行了自由度计算，采用封闭矢量法进行了位置分析；运用Matlab绘制了柔索长度变化曲线图和柔索拉力变化图，得到了不同角度下的柔索长度值和拉力值；绘制了工作空间图，得到的工作空间内部连续，验证了运动学理论的正确性。该刚柔耦合肘关节助力机构运动性能良好，能够进行肘关节助力。
Abstract
Aiming at people cannot provide enough strength in lifting heavy objects， an urgent need of power supporting devices attached to the human body， a wearable elbow joint power mechanism with rigid and flexible coupling is proposed to provide assistance for the human body in the lifting process. It solves the problems that the traditional rigid mechanism is bulky and inflexible， and that flexible mechanisms have difficulty in supporting the weight of the human body. The configuration and characteristics of the mechanism are analyzed. The degree of freedom is calculated based on the screw theory， the closed vector method is used for position analysis. The Matlab is used to draw the change curve of flexible cable length and flexible cable tension to obtain the flexible cable length and tension at different angles. The workspace diagram is drawn， and the internal continuity of the workspace is obtained， which verify the correctness of the kinematics theory. The rigid flexible coupling elbow joint power assisted mechanism has good motion performance and can assist the elbow joint.
关键词
刚柔耦合肘关节助力自由度位置分析
Keywords
Rigid and flexible couplingElbow jointPower assistDegree of freedomPosition analysis
references
邱志成，谈大龙，赵明扬.并联机器人研究现状［J］.机械制造，2000（4）：27-29.
QIU Zhicheng，TAN Dalong，ZHAO Mingyang.Research status of parallel robot［J］.Mechanical Manufacturing，2000（4）：27-29.
郑亚青，刘雄伟.绳牵引并联机构的研究概况与发展趋势［J］.中国机械工程，2003，14（9）：808-810.
ZHENG Yaqing，LIU Xiongwei.The research and development trend of parallel mechanism of rope traction［J］.China Mechanical Engineering，2003，14（9）：808-810.
刘积彧.柔索驱动六自由度并联机器人的优化设计［D］.天津：中国民航大学，2018：10-37.
LIU Jiyi.Optimal design of 6-DOF parallel robot driven by flexible cable［D］.Tianjin：China Civil Aviation University，2018：10-37.
张建峰.刚柔耦合平面并联机构设计及其性能分析［D］.北京：北京交通大学，2018：15-33.
ZHANG Jianfeng.Design and performance analysis of rigid flexible coupling planar parallel mechanism［D］.Beijing：Beijing Jiaotong University，2018：15-33.
马瑶，宋胜涛，李瑞琴，等.三自由度刚柔耦合并联机器人位置解和工作空间研究［J］.机械传动，2017，41（12）：14-18.
MA Yao，SONG Shengtao，LI Ruiqin，et al.Research on the position solution and workspace of a 3-DOF rigid flexible coupling parallel robot［J］.Journal of Mechanical Transmission，2017，41（12）：14-18.
LI Z，GUAN X，LI H，et al.Numerical study on dynamics of exoskeleton with rigid-flexible coupling knees based on sagittal gait plan［J］.Journal of Advanced Mechanical Design，Systems，and Manufacturing，2019，13（3）：201-209.
QIN Y，ZHANG K，LI J，et al.Modelling and analysis of a rigid-compliant parallel mechanism［J］.Robotics and Computer-Integrated Manufacturing，2013，29（4）：33-40.
LI Y，ZHANG L，WANG L.Mechanism design and dynamics study of meal-assistance robot［C］//2009 IEEE International Conference on Mechatronics and Automation，ICMA 2009，IEEE，2009：1811-1815.
NURAHMI L，CARO S，SOLICHIN M.A novel ankle rehabilitation device based on a reconfigurable 3-RPS parallel manipulator［J］.Mechanism and Machine Theory，2019，134：135-150.
陈思媛，曾富荣，陈灵聪，等.便携式肘关节康复训练机器人［J］.科学技术创新，2019（1）：65-68.
CHEN Siyuan，ZENG Furong，CHEN Lingcong，et al.Portable elbow rehabilitation training robot［J］.Scientific and Technological Innovation，2019（1）：65-68.
樊骏锋.基于绳索驱动的上肢康复机器人研究［D］.西安：西安电子科技大学，2014：17-32.
FAN Junfeng.Research on upper limb rehabilitation robot based on rope drive［D］.Xi'an：Xidian University，2014：17-32.
陈峰.可穿戴型助力机器人技术研究［D］.合肥：中国科学技术大学，2007：31-40.
CHEN Feng.Research on wearable power assisted robot technology［D］.Hefei：University of Science and Technology of China，2007：31-40.
李博超，项忠霞，刘传耙，等.肘关节康复机器人机构设计及其运动学分析［J］.机械科学与技术，2020，39（9）：1313-1322.
LI Bochao，XIANG Zhongxia，LIU Chuanba，et al.Mechanism design and kinematics analysis of elbow rehabilitation robot［J］.Mechanical Science and Technology for Aerospace Engineering，2020，39（9）：1313-1322.
张荣兴，朱大昌，陈健伟，等.3-UPU型并联机构正向运动位置分析及工作空间研究［J］.机械设计与制造，2016（12）：125-128.
ZHANG Rongxing，ZHU Dachang，CHEN Jianwei，et al.Forward motion position analysis and workspace research of 3-UPU parallel mechanism［J］.Machinery Design & Manufacture，2016（12）：125-128.
孙驰宇，沈惠平，袁军堂，等.一种新型半对称三平移一转动（3T1R）并联操作手的运动学研究［J］.中国机械工程，2021，32（6）：638-647.
SUN Chiyu，SHEN Huiping，YUAN Juntang，et al.Kinematics of a new semi symmetric three translation one rotation（3T1R）parallel manipulator［J］.China Mechanical Engineering，2021，32（6）：638-647.
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