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摘要
为设计一种结构合理、适宜患者使用的踝关节康复机构，针对踝关节运动特点，提出一种3-PRPS/RRR并联机器人。采用旋量理论描述机器人的数学模型，推导得出该机器人具有3转动自由度；使用闭环矢量法得到机器人的位置逆解方程，利用粒子群优化算法计算机器人的位置正解；设定一组机器人的设计参数，建立由初值不断迭代的数值算法得到机器人的工作空间；推导机器人的雅克比矩阵，计算机器人在其工作空间内的奇异位形；通过生物力学软件建立人体骨肌系统，仿真得到使用该机器人进行踝关节康复训练时踝关节处肌肉的激活程度；搭建试验样机进行试验，验证机器人位置正/逆解、工作空间和奇异位形。研究结果表明：CAD模型和理论计算结果一致，结合试验验证了机器人位置正/逆解的正确性；试验样机的工作空间能够满足踝关节康复训练所需的运动范围，且机器人在其工作空间内不存在奇异位形；使用该机器人进行康复训练时能够有效地激活肌肉，达到康复训练的目的。
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单位中北大学; 吕梁学院
