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本文提出了一种基于2-UPR+RPS并联机构实现角度牵引的颈椎牵引康复机构,该机构既可以完成传统的直立位牵引,也可根据患者的特殊需求实现可变角度的牵引。该机构具有精度高、结构紧凑等优点,有效解决了传统颈椎牵引装置只能直立位牵引,不能有效的纠正生理曲度的缺陷。论文主要在以下几个方面对颈椎牵引康复机构的并联机构进行运动性能分析及优化:1.颈椎牵引康复机构设计。根据人体颈椎的结构、生理运动学特性、以及牵引所需的自由度,设计了一种基于并联机构的颈椎牵引康复机构,该机构中的转动运动采用了2-UPR+RPS并联机构。通过螺旋理论和G-K公式计算得出此机构具有三个自由度,可以实现直立位、前屈后伸、左右侧屈方位的牵引动作,从而实现角度牵引,达到良好的康复效果。2.2-UPR+RPS并联机构位置分析。基于闭环矢量法建立了并联机构的位置反解的数学模型,通过MATLAB计算出相应的位置反解算例;基于粒子群算法求解并联机构正解算例,并针对其局部收敛造成精度过低,提出一种流动粒子群优化算法。通过位置正反解算例比较,验证了位置求解的正确性3.2-UPR+RPS并联机构的运动学性能分析。使用求导法求出并联机构的速度及加速度表达式,推导出雅可比矩阵。给出使用MATLAB求得速度和加速度曲线的实例。创建虚拟样机模型,给定一定轨迹进行运动学仿真,仿真结果表明颈椎康复机构运动过程平稳,颈椎牵引康复牵引过程是安全的。4.2-UPR+RPS并联机构的可达工作空间求解。分析2-UPR+RPS并联机构的单个奇异位型及影响工作空间的约束,利用数值搜索法求解出并联机构的可达工作空间点集图,并与用边界搜索法模拟出的可达工作空间进行比较。以并联机构的最大转角为优化目标,利用流动粒子群算法对并联机构的尺寸进行了优化。5.2-UPR+RPS并联机构优化后的灵巧度分析。利用雅克比矩阵灵巧度评价指标,分析得出了灵巧度随ψ、?、z变化的性能图谱及其变化趋势。结果表明优化后的机构具有优良的运动性能,转动范围明显增大。因而能最大程度地满足角度牵引的需求。基于2-UPR+RPS并联机构的颈椎牵引康复机构将具有广泛的应用价值。