踝關節(jié)康復并聯機器人動力學建模與仿真.pdf

1、本文以一種部分結構參數可調節(jié)的靈活性較高的踝關節(jié)康復并聯機器人為研究對象，重點分析了該并聯機器人的運動學性能、動力學性能、裝配體有限元應力應變分布及結構優(yōu)化等問題。主要內容如下：
　　首先，對踝關節(jié)康復并聯機器人的結構進行了分析，建立踝關節(jié)康復并聯機器人動平臺轉角、角速度與氣動肌肉長度、長度變化速度關系的運動學模型。在MATLAB中編制機構運動學模型運算程序，得到機構運動學性能曲線圖，據此設計出初始狀態(tài)下氣動肌肉所應具有的收縮長度

2、，同時，利用該并聯機器人的運動學模型推導出了其速度雅克比矩陣，為動力學分析做基礎。
　　其次，分析了系統(tǒng)能量的變化關系，推導出踝關節(jié)康復并聯機器人各運動部分的動能、勢能表達式；應用第二類拉格朗日動力學方程，結合其速度雅克比矩陣，建立了該型并聯機器人的動力學模型；運用 MATLAB軟件編制其動力學模型程序，繪制出給定結構參數時的機器人動力學性能算例分析圖。在此基礎上，根據該并聯機器人具有三處機構參數可調節(jié)的特點，針對不同的康復運動輸

3、入，結合其動力學模型，在MATLAB軟件中建立了該踝關節(jié)康復并聯機器人的動力學仿真平臺及其人機界面，可以隨時得到該并聯機器人在不同的結構參數（3個）及康復運動模式（14種）下其運動學及動力學性能曲線圖。
　　最后，利用三維建模軟件Solidworks和有限元分析軟件ANSYS Workbench對該踝關節(jié)康復并聯機器人進行了裝配體有限元分析，得到了康復運動過程中氣動肌肉施力最大時其應力應變分布云圖，據此對并聯機器人的可調結構參數進