實(shí)用新型中醫(yī)推拿機(jī)器人機(jī)械臂結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與研究.pdf

1、隨著生活水平的不斷提高,人們的健康保健意識越來越強(qiáng),經(jīng)濟(jì)簡便、平穩(wěn)可靠、無任何副作用的傳統(tǒng)中醫(yī)推拿成為深受廣大人民群眾喜愛的養(yǎng)生保健措施。中醫(yī)推拿具有疏通經(jīng)絡(luò)、調(diào)和氣血的效果。對正常人而言,可增強(qiáng)人體的免疫力和身體機(jī)能;對病人而言,既可使局部癥狀消退,又可加速恢復(fù)患部的功能,從而收到良好的治療效果。為使得中醫(yī)推拿能有更廣泛可靠的應(yīng)用,人們希望能設(shè)計(jì)一種準(zhǔn)確可靠地完成中醫(yī)推拿動作,最終能夠代替人工按摩的中醫(yī)推拿機(jī)器人。本文采用的是串并混聯(lián)

2、的中醫(yī)推拿機(jī)器人的方案,根據(jù)已有的并聯(lián)推拿機(jī)構(gòu),設(shè)計(jì)出與之配套的中醫(yī)推拿機(jī)械臂,使得并聯(lián)機(jī)構(gòu)能有更大的工作空間和靈活的姿態(tài)控制。關(guān)于中醫(yī)推拿機(jī)械臂的研究內(nèi)容主要包括:
　　 第一,分析了較為常見的五種推拿手法以及其運(yùn)動學(xué)、動力學(xué)特征,并根據(jù)這些特征和推拿實(shí)際需求,對中醫(yī)推拿機(jī)器人的設(shè)計(jì)要求進(jìn)行了量化。結(jié)合常見機(jī)器人結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和推拿機(jī)器人的設(shè)計(jì)要求,提出了與并聯(lián)推拿機(jī)構(gòu)配套的中醫(yī)推拿機(jī)械臂的總體方案。
　　 第二,基于機(jī)械臂

3、結(jié)構(gòu)的總體方案,完成了機(jī)械臂機(jī)械系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。依據(jù)結(jié)構(gòu)緊湊原則,選定腕部的基本機(jī)構(gòu)形式,并確定了腕部的傳動系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案;根據(jù)機(jī)械臂的靜力學(xué)分析,選擇了合適的電機(jī)、減速器;為降低機(jī)械臂運(yùn)動過程中各桿件自重引起的不平衡力矩、防止突然斷電的情況下機(jī)械臂發(fā)生意外,對機(jī)械臂的大臂、小臂進(jìn)行了平衡設(shè)計(jì);并在此基礎(chǔ)上在Pro/E中建立了機(jī)械臂機(jī)械系統(tǒng)的三維模型。
　　 第三,利用D-H矩陣方法對機(jī)械臂進(jìn)行了運(yùn)動學(xué)分析,求解機(jī)械臂的運(yùn)動學(xué)正反解,

4、以便準(zhǔn)確地描述機(jī)械臂的位姿,并通過ADAMS進(jìn)行了運(yùn)動學(xué)仿真,分析了機(jī)械臂的位移、速度和加速度曲線。通過蒙特卡洛方法得到機(jī)械臂的工作空間,確保其可以滿足推拿機(jī)器人的工作空間要求。
　　 第四,采用拉格朗日方程建立機(jī)械臂動力學(xué)方程,并通過ADAMS仿真獲得各關(guān)節(jié)在不同工況下進(jìn)行動力學(xué)仿真,測得各關(guān)節(jié)的力矩值,可以為電機(jī)選型提供參照。
　　 第五,為驗(yàn)證機(jī)械臂設(shè)計(jì)方案的合理性,在ANSYS Workbench中對機(jī)械臂的薄弱