针对临床上缺少下肢关节等速康复训练设备的现状,提出了一种能够让末端执行式康复训练设备实现髋、膝关节等速训练的方法.首先,根据等速训练要求,规划下肢关节角度运动曲线.其次,在末端执行式康复机构的基础上结合使用者的实际康复需要在矢状面内建立人-机模型,分别进行了运动学正反解的分析,对能实现髋、膝关节等速训练要求的曲柄运动规律进行了探索.利用软件对得到的曲柄控制规律进行了仿真分析,其结果验证了该控制规律的可行性.该研究为等速康复训练设备的样机研制奠定了理论基础,也为其他机器人的控制提供了参考.

针对曲柄转角限定和未限定的平面四杆机构轨迹综合问题,文章结合遗传算法(genetic algorithm,GA)全局搜索和拟牛顿算法BFGS局部快速收敛的优点,设计了一种基于GA和BFGS算法混合的平面四杆机构优化算法。对四杆机构进行运动学分析,得到连杆上一点的运动学方程;建立机构的优化数学模型;通过实例与其他启发式智能算法优化结果的对比,验证了该算法在曲柄转角限定和曲柄转角未限定的平面四杆机构轨迹拟合上具有高度的全局收敛能力。

针对目前康复训练机器人的训练轨迹现状,研制了一款适于偏瘫患者使用的轨迹可变的康复训练机器人。首先探索人体正常的步态规律,结合偏瘫患者所需的步态训练运动轨迹特点,提出了基于四杆机构实现固定步态运动轨迹的设计思路,并进行了仿真验证;在此基础上,针对四杆康复训练器难以满足不同患者、不同康复阶段个性化训练需求的矛盾,分析影响四杆机构运动的主要因素;综合分析结果,设计了一款基于二自由度五杆变胞机构的康复训练机器人,并进行了样机制作及试验验证。试验结果证明,所设计的康复训练机器人能够满足偏瘫患者个性化训练要求。