针对狭窄工作空间,微创手术机器人受限于机械手末端执行器灵活度不足,导致医生无法有效进行手术操作的问题。本论文提出一种新型变曲率柔性关节微创手术机械手,通过刚柔体同轴嵌联结构,控制外层柔性关节机加工弹簧和内层刚性基杆的耦合长度,实现机械手前端连续变曲率万向弯曲运动。论文阐述了机械手柔性关节设计、动力传递实现方法及使用ANSYS软件完成重要部件仿真分析;构建运动控制模型,并利用MATLAB软件得到末端执行器的工作空间;实验验证微创手术机械手柔性关节变曲率弯曲运动。结果表明狭窄空间下,微创手术机械手实现了连续、有规律的变曲率万向弯曲运动。

脑卒中易造成患者肢体偏瘫,影响患者的日常生活质量。手腕部作为人体行为动作的重要执行单元,进行手指抓握与手腕协作等粗大训练具有重要的意义。这里以正常手腕部的运动状态为基础,开发了一种基于手腕部粗大训练康复机器人。通过分析人体手腕部关节结构和关节夹角的生理特征,拟合生成手腕部抓握运动轨迹。构建三自由度的创新康复机器人的结构,实现手部同时抓握、手掌俯仰和手腕旋转运动。开发融合手腕部主/被动训练的康复机器人控制系统,验证机器人的运动功能。实验结果表明,手腕部康复机器人能够分别实现人体手指的抓握、手掌俯仰、手腕旋转的单独运动和相互协作运动,运动范围满足手腕部运动的生理需求。