第４１卷第１期佳木斯大学学报（自然科学版）Ｖｏｌ．４１Ｎｏ．１２０２３年０１月ＪｏｕｒｎａｌｏｆＪｉａｍｕｓｉＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ（ＮａｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅＥｄｉｔｉｏｎ）Ｊａｎ．２０２３文章编号：１００８－１４０２（２０２３）０１－０１２１－０４４自由度上肢康复外骨骼机器人设计与分析①于浩浩ａ，李宪华ａ，ｂ，＊，田硕宇ａ，徐浩ａ（安徽理工大学ａ．机械工程学院，ｂ．人工智能学院，安徽淮南２３２００１）摘要：针对现如今上肢康复外骨骼机器人外部结构以及运动问题，利用Ｓｏｌｉｄｗｏｒｋｓ设计出一种４自由度可穿戴上肢康复机器人，基于人体上肢生物力学结构，使其关节和链接与人体的关节和链接相互对应，根据此基础设计出人体上肢运动学模型，使用Ｄ－Ｈ法分析了外骨骼机构的运动学关系，得到坐标转换矩阵，通过Ｍａｔｌａｂ机器人工具箱进行运动学分析以及工作空间仿真模拟，进一步验证了运动学分析的可性。关键词：上肢康复机器人；结构设计；运动学分析；运动学仿真中图分类号：ＴＰ２４２文献标识码：Ａ０引言随着当今社会的生活节奏加快以及老龄化的问题，我国脑卒中导致运动功能障碍的人数不断增长，患者需要进行康复训练［１］。有效的康复训练能提高患者神经敏感程度，进一步促使患者达到康复的目的［２］。传统的康复训练是康复医师对患者进行一对一的辅助训练，这种方法很难制定有效的治疗方案，临床医学实践表明，上肢康复外骨骼机器人通过拟人化设计将人体上肢和外骨骼高度耦合，提供了一种安全有效的治疗方式，它能有效地支撑和牵引患肢的前臂和上臂，并将施加的牵引力准确地传递到关节。上肢康复机器人按结构形式可分为末端牵引型和外骨骼型两种，例如ＬＩＭＰＡＣＴ［３］上肢康复机器人，其优点在于多自由度以及较大的驱动力，缺点是体积较大，比较笨重。ＡＲＭｉｎ［４］上肢康复机器人，其在各关节配备了传感器，可以检测出康复训练时出现的任何故障。ＣＡＤＥＮ－７［５］上肢康复机器人，具有七个自由度，其优点在于采用线驱动的方式，电机可以远距离放置，减小运动惯量，缺点是体积较大，限制患者的活动空间。１上肢康复外骨骼机器人方案设计基于上肢外骨骼机器人与人体上肢运动匹配，建立符合人体上肢广义关节运动规律的外骨骼机构构型方案，对肩部、肘部结构的自由度以及关节活动范围进行分析，同时在满足人体上肢康复运动的前提下做了简化，进行此四自由度上肢康复外骨骼机器人机械...
