1R2T-1R型绳索驱动下肢康复机器人运动学及其工作空间

王志军; 王俊鹏

doi:10.16578/j.issn.1004.2539.2023.10.016

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1R2T-1R型绳索驱动下肢康复机器人运动学及其工作空间

试验分析 | 更新时间：2023-10-09

- 1R2T-1R型绳索驱动下肢康复机器人运动学及其工作空间
- 1R2T-1R Type Rope-driven Lower Limb Rehabilitation Robot Kinematics and Its Workspace
- 机械传动 2023年47卷第10期页码：110-116
- 作者机构：
  
  华北理工大学机械工程学院，河北唐山 063210
- 作者简介：
  
  王志军（1983— ），男，河北滦南人，博士，教授；主要研究方向为机器人技术和六维力传感器技术；zjwang@ncst.edu.cn。
  王俊鹏（1996— ），男，河北定州人，硕士研究生；主要研究方向为机器人技术；1990434145@qq.com。
- 基金信息：
  
  河北省高等学校科学技术研究项目(ZD2020151┫唐山市科技创新团队培养计划项目┣21130208D)
- DOI：10.16578/j.issn.1004.2539.2023.10.016
  中图分类号：
- 纸质出版日期：2023-10-15，
  
  收稿日期：2022-07-23，
  
  修回日期：2022-08-21，
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王志军,王俊鹏.1R2T-1R型绳索驱动下肢康复机器人运动学及其工作空间[J].机械传动,2023,47(10):110-116.

Wang Zhijun,Wang Junpeng.1R2T-1R Type Rope-driven Lower Limb Rehabilitation Robot Kinematics and Its Workspace[J].Journal of Mechanical Transmission,2023,47(10):110-116.
王志军,王俊鹏.1R2T-1R型绳索驱动下肢康复机器人运动学及其工作空间[J].机械传动,2023,47(10):110-116. DOI： 10.16578/j.issn.1004.2539.2023.10.016.

Wang Zhijun,Wang Junpeng.1R2T-1R Type Rope-driven Lower Limb Rehabilitation Robot Kinematics and Its Workspace[J].Journal of Mechanical Transmission,2023,47(10):110-116. DOI： 10.16578/j.issn.1004.2539.2023.10.016.

摘要

针对下肢运动偏瘫患者，基于人体下肢运动规律，提出一种1R2T-1R型绳索驱动下肢康复机器人，并建立了完整模型。对该机器人进行运动学正逆解分析，并验证其正确性；基于蒙特卡洛法，在Matlab环境中求解该机器人在力封闭前提下的可控工作空间和实际工作空间，并进行了对比。结果表明，该康复机器人构型设计合理，其工作范围可以满足患者康复训练的需求。研究为后续的参数优化和轨迹规划提供了参考依据。

Abstract

For patients with lower limb motor hemiplegia

a 1R2T-1R type rope-driven lower limb rehabilitation robot is proposed and its complete model is built based on human lower limb movement patterns. The kinematic forward and inverse solution analysis is carried out for this robot and its correctness is verified. Based on the Monte Carlo method

the controllable workspace and the actual workspace of this robot under the premise of force closure are solved in the Matlab environment and compared. The results show that the rehabilitation robot has a reasonable configuration and its working range can meet the needs of patients' rehabilitation training

which provides some reference for subsequent parameter optimization and trajectory planning.

关键词

绳索驱动康复机器人运动学工作空间

Keywords

Rope driveRehabilitation robotKinesiologyWorkspace

references

王红.脑卒中偏瘫肢体早期康复护理疗效观察［J］.世界最新医学信息文摘，2019，19（19）：261.

WANG Hong.Observation on the efficacy of early rehabilitation care for hemiplegic limbs in stroke［J］.World Latest Medicine Information，2019，19（19）：261.

江伟豪，陈霄云，樊留博，等.下肢康复机器人辅助康复训练对脑卒中后偏瘫患者下肢功能的影响［J］.中国现代医生，2021，59（5）：20-23.

JIANG Weihao，CHEN Xiaoyun，FAN Liubo，et al.Effect of lower limb rehabilitation robot-assisted rehabilitation training on the lower limb function of the patients with post-stroke hemiplegia［J］.China Modern Doctor，2021，59（5）：20-23.

石男强，刘刚峰，郑天骄，等.下肢康复机器人的研究进展与临床应用［J］.信息与控制，2021，50（1）：43-53.

SHI Nanqiang，LIU Gangfeng，ZHENG Tianjiao，et al.Research progress & clinical application of lower limb rehabilitation robots［J］.Information & Control，2021，50（1）：43-53.

杜妍辰，张鑫，喻洪流.下肢康复机器人研究现状［J］.生物医学工程学进展，2022，43（2）：88-91.

DU Yanchen，ZHANG Xin，YU Hongliu.Current status of research on lower limb rehabilitation robots［J］.Progress in Biomedical Engineering，2022，43（2）：88-91.

贾丙琪，毕文龙，魏笑，等.一种多功能下肢外骨骼机器人的设计与仿真分析［J］.机械传动，2021，45（1）：59-64.

JIA Bingqi，BI Wenlong，WEI Xiao，et al.Design and simulation analysis of a multifunctional lower limb exoskeleton robot［J］.Journal of Mechanical Transmission，2021，45（1）：59-64.

韩稷钰，王衍鸿，万大千.下肢外骨骼康复机器人的研究进展及发展趋势［J］.上海交通大学学报（医学版），2022，42（2）：241-246.

HAN Jiyu，WANG Yanhong，WAN Daqian.Research progress and development trend of lower extremity exoskeleton rehabilitation robot［J］.Journal of Shanghai Jiaotong University（Medical Science），2022，42（2）：241-246.

李想，李伟达，李娟，等.一种绳驱动并联康复机器人空间安全墙分析及回归轨迹规划方法［J］.机械传动，2021，45（2）：16-22.

LI Xiang，LI Weida，LI Juan，et al.A rope-driven parallel rehabilitation robot spatial safety wall analysis and regression trajectory planning method［J］.Journal of Mechanical Transmission，2021，45（2）：16-22.

王砚麟，王克义，王奎成，等.仿肌肉绳索驱动下肢康复机器人系统使用安全性评价［J］.浙江大学学报（工学版），2022，56（1）：168-177.

WANG Yanlin，WANG Keyi，WANG Kuicheng，et al.Evaluation of safety in the use of a muscle-like rope-driven lower limb rehabilitation robot system［J］.Journal of Zhejiang University （Engineering Science），2022，56（1）：168-177.

RANJAN S A，PAVAN C.Development and analysis of a bioinspired wire-driven variable stiffness double spring based tapered multi-section flexible robot［J］.Industrial Robot，2022，49（2）：187-199.

韩陈洁，杨凯盛，陈特欢，等.绳索驱动踝关节康复机器人的变刚度特性［J］.机械设计与研究，2022，38（1）：43-50.

HAN Chenjie，YANG Kaisheng，CHEN Tehuan，et al.Variable stiffness characteristics of a rope-driven ankle rehabilitation robot［J］.Machine Design and Research，2022，38（1）：43-50.

王逸铭，韦依姗，胡秀枋，等.绳索并联驱动下肢康复机器人的设计与分析［J］.生物医学工程研究，2021，40（4）：401-406.

WANG Yiming，WEI Yishan，HU Xiufang，et al.Design and optimization of lower limb rehabilitation robot driven by parallel ropes［J］.Journal of Biomedical Engineering Research，2021，40（4）：401-406.

席焕久.人体解剖学［M］.北京：高等教育出版社，2003：18-19．

XI Huanjiu. Human anatomy［M］.Beijing：Higher Education Press，2003：18-19.

陈哲铭，冯永飞，梁冬泰，等.6自由度下肢康复机械腿机构设计与仿真分析［J］.机械设计，2021，38（11）：34-42.

CHEN Zheming，FENG Yongfei，LIANG Dongtai，et al.Design and simulation analysis of a 6-degree-of-freedom lower limb rehabilitation mechanical leg mechanism［J］.Journal of Machine Design，2021，38（11）：34-42.

欧阳波，尚伟伟.6自由度绳索驱动并联机器人力封闭工作空间的快速求解方法［J］.机械工程学报，2013，49（15）：34-41.

OUYANG Bo，SHANG Weiwei.Efficient computation method of force-closure workspace for 6-DOF cable-driven parallel manipulators［J］.Journal of Mechanical Engineering，2013，49（15）：34-41.

刘欣，仇原鹰，盛英.绳牵引并联机器人工作空间的判定条件与解析表达［J］.机械工程学报，2011，47（3）：28-35.

LIU Xin，QIU Yuanying，SHENG Ying.Criteria conditions and analysis expression of workspace of wire-driven parallel manipulators［J］.Journal of Mechanical Engineering，2011，47（3）：28-35.

VERHOEVEN R.Analysis of the workspace of tendon-based Stewart platforms［D］.Duisburg： Gerhard Mercator University，2004：11-12.

苏程，叶佳楠，李巍，等.欠约束多机协调吊运系统动力学工作空间分析［J］.上海交通大学学报，2019，53（2）：225-231.

SU Cheng，YE Jianan，LI Wei，et al.Analysis of dynamic workspace for under-constrained coordinate suspending system with multi-robot［J］.Journal of Shanghai Jiaotong University，2019，53（2）：225-231.

邓鹏鹏，张春燕，高兆楼，等.2P3R型机器人运动学及工作空间分析［J］.机械传动，2022，46（1）：98-103.

DENG Pengpeng，ZHANG Chunyan，GAO Zhaolou，et al. Kinematics and workspace analysis of 2P3R robot［J］.Journal of Mechanical Transmission，2022，46（1）：98-103.

黄俊杰，王鹏霏，张博文，等.3-PRS并联机构冗余设计与工作空间分析［J］.机械传动，2022，46（5）：25-34.

HUANG Junjie，WANG Pengfei，ZHANG Bowen，et al. Redundancy design and workspace analysis of 3-PRS parallel mechanism［J］.Journal of Mechanical Transmission，2022，46（5）：25-34.

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