【摘 要】
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传统的腰椎康复机构只有牵引运动,康复过程过于单一,故本文提出一种腰椎混联康复机构,并对该机构做一系列分析验证,使之能有效满足人体腰椎的康复需求。1.机构构型。根据人体腰椎的运动机理,设计出一款（2-SPR-UPU）＆SP的腰椎混联康复机构,该机构解决了以往康复机构运动中心和人体腰部转动中心不一致的问题,且它具有多维康复运动的优点,能够实现前屈后伸、左右侧屈及左旋右旋等运动,达到了人体腰部活动自由度
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传统的腰椎康复机构只有牵引运动,康复过程过于单一,故本文提出一种腰椎混联康复机构,并对该机构做一系列分析验证,使之能有效满足人体腰椎的康复需求。1.机构构型。根据人体腰椎的运动机理,设计出一款（2-SPR-UPU）＆SP的腰椎混联康复机构,该机构解决了以往康复机构运动中心和人体腰部转动中心不一致的问题,且它具有多维康复运动的优点,能够实现前屈后伸、左右侧屈及左旋右旋等运动,达到了人体腰部活动自由度的要求。2.运动学分析。采用封闭矢量法求解出机构的位置反解表达式,并应用粒子群优化算法在Matlab软件中验证其正确性,通过求导法得到机构的一阶影响系数矩阵和二阶影响系数矩阵,为下文的理论分析奠定基础;随后采用边界搜索法在Solidworks软件中分析机构的可达工作空间,结果表明机构运行平稳。3.奇异位形与灵巧度。根据速度反解表达式推导出机构的三种奇异位形,采用约束螺旋矩阵法分析机构的约束奇异位形;而后应用雅克比矩阵条件数作为评价指标在Matlab软件中求解机构的灵巧度,可知机构在何种条件下传递性能最优。4.运动学仿真与静力学分析。在Adams软件中构建主体并联机构的虚拟样机模型,并作整体康复运动学仿真分析,得到动平台质心位移、速度、加速度曲线图;之后应用拆杆法分析机构在静态状况下的静力学,并借助Ansys软件进行静力学仿真分析,得到机构的应力图与变形图,结果显示机构性能平稳可控,不会对人体造成二次损伤。5.动力学分析。利用拉格朗日函数法对并联机构动力建模分析,并在Adams软件中添加外部载荷得到机构整体康复运动下的各支链驱动力变化图,结果表明该康复机构符合人体腰椎康复条件。
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