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近年来残疾人的数量大幅度上升,而作为人体重要关节之一的踝关节的损伤是日常生活和运动中最常见的运动损伤,而且成上升趋势。踝关节康复机器人机构作为一种康复医疗设备,能够帮助踝关节损伤偏瘫或者是踝关节运动有障碍的患者恢复运动功能,该机构具有训练精度高、可实时监控等特点。在目前极度缺乏康复医师辅助康复的情况下,踝关节康复机构对提升我国的康复医疗水平、提高患者的生活质量、减轻社会负担都具有重要的意义。近年来国内外很多高校及研究机构都已经进行了大量的研究。 本文通过研究分析国内外踝关节康复机器人的发展现状,从踝关节的康复理论出发,提出一种具有远程转动中心的踝关节康复机构,并对其进行机构特性分析。 首先,通过对踝关节生理解剖学、康复运动医学、运动医学的研究,根据踩关节的运动特性和结构特点,并针对关节的康复运动需要建立相应的机构学模型,提出踝关节康复机构,并对机构进行自由度分析。 其次,对踝关节康复并联机构进行运动学分析,运用球面理论推导了踝关节康复机构位置正反解的解析解表达式,绘制康复机构的运动输入与运动输出之间的关系曲线。对机构进行运动仿真,绘制机构运动中心机构运动时的角速度,角加速度曲线。 第三,通过机构运动方程求解机构的雅克比矩阵,并建立机构的全域角速度精度传递评价性能指标和全域力矩精度传递性能评价指标。确定传递性能指标和机构设计参数之间的关系,并绘制相应的关系图。 第四,运用静力学方法建立机构的受力模型,通过建立力学方程求得各个连杆的受力的解析表达式;在静力学分析的基础之上,根据材料力学求解各个杆件在力作用下的变形,进而求解该康复机构的刚度解析表达式。 最后,基于前面章节的理论分析,运用模块法进行机构整体设计。