乘马康复混联机器人机构设计与运动分析

摘要

马术治疗是针对脑瘫和自闭症等疾病的最热门有效的康复治疗手段之一，但因受到生物马匹康复治疗多种因素的限制，无法大规模推广应用。针对马术康复治疗需求，设计一种3-RPS-P型混联乘马康复机器人，其主要由并联机构和移动副机构两部分组成，具有刚度高、承载能力强、灵活度较高的特点。首先，建立机器人的运动学模型，推导出机器人运动学逆解解析解，采用牛顿迭代法计算得到机器人运动学正解的数值解，分析机器人在运动副限制下的工作空间并绘制出空间图像。然后，利用算例对上述运动学理论进行对比分析，验证了本文方法的正确性和有效性。接着，在MATLAB环境中将上述运动理论编写成代码，对机器人末端进行路径和轨迹规划设计，联合SolidWorks Motion模块对机器人进行运动仿真，仿真运动过程连续、轨迹平滑且与规划设计中的路径和速度目标一致，表明机器人可以实现设定的位姿规划运动，并进一步验证了理论分析的结果。最后，搭建乘马康复机器人实验平台，针对运动仿真中的位姿规划开展运动实验，实验结果验证了本文机构的合理性。该混联乘马康复机器人具备马术治疗所需的运动能力。

关键词

混联乘马康复机器人 / 机构设计 / 运动学 / 工作空间 / 轨迹规划 / 运动仿真