6R拇指關節康復機器人工作空間仿真與分析

山西中北大學機械與動力工程學院　　李小龍　梅瑛　申登高

6R拇指關節康復機器人工作空間仿真與分析

山西中北大學機械與動力工程學院李小龍梅瑛申登高

本文以剖析人手解剖學為理論依據，設計了一種新型6R串聯拇指關節康復機器人機構。該機構按照正常人體拇指的基本尺寸范圍，對拇指康復機構進行了數學建模。然后通過Matlab軟件中的機器人工具箱模塊——Robotics Toolbox建立仿真模型并驗證參數正確性，最后運用蒙特卡洛法快速求出其工作空間。從而能夠為拇指康復機器人機構的運動性能分析和軌跡規劃等提供理論依據。

康復機器人；工作空間仿真；拇指關節機器人

由于腦卒中等疾病產生大量的手功能障礙患者，手功能障礙主要表現在指間關節和掌指關節伸展困難，喪失握力，不能完成對掌和抓取物體等動作［1］。目前，對于改善手功能障礙患者情況的理想方法是機器人輔助療法，這引起了手部功能康復機器人發展熱潮。美國學者研制的MIT-Manus手部康復機器人［2］，可以帶動患者手臂在桌面平面內做二自由度的平滑康復運動。由UniversityHospital Balgrist研發的ARMin手臂康復機器［3］，可以實現主動和被動康復訓練。Satoshi Ueki等人研制了基于虛擬現實技術的手部外骨骼康復機器［4］，可通過數據手套來控制戴在患肢上的外骨骼帶動手指各關節做康復訓練。

1　拇指關節機器人模型和參數

本文設計了一種6自由度拇指關節康復機器人機構，首先畫出其簡化的機構模型，然后確定其D-H參數［5］，最后通過仿真驗證參數的正確性。……