● 摘要
本文通过设计和研究一种外骨骼式人手运动功能康复机器人，以期将其应用于辅助实际的人手运动功能康复训练中。 本文分析了人手运动功能康复设备的研究现状，总结了目前的设备在设计上的优点与尚待解决的问题，并结合实际的康复训练需求，从机械设计角度提出了本文的设计原则与指标。通过对比现有设备所采用的方案的优缺点，本文采用具有平行四边形机构的外骨骼机器人的方案。另外，本文还提出将用来驱动的电机与直接和患者接触的执行末端分离并采用钢丝绳进行传动的方案。 针对提出的设计方案，本文对人手运功功能康复机器人进行了结构设计与物理样机的加工。加工调试好的物理样机可以实现食指4个自由度的单独双向驱动，可以适应不同尺寸的人手佩戴，并且每个关节的运动范围可以调节，起到了机械限位的作用。 本文对设计出的人手运动功能康复机器人进行了运动学、静力学与动力学的理论分析，并采用仿真的方法验证了理论分析的正确性。这些理论分析为该设备的性能分析和控制提供了必要的理论基础。 针对加工调试好的物理样机，本文进行了设备性能的实验和分析。其中包括角度传感器的标定实验和对佩戴康复设备后人手关节运动范围的测量。另外，本文对康复机器人的反向驱动性能进行了理论分析与实验，发现传动中的摩擦是影响设备反向驱动性能的主要因素。因此，为了获得设备良好的反向驱动性能，下一步工作需要对传动中的摩擦进行补偿。 本文探索了人手运动功能康复机器人的设计问题，研发出一套新的外骨骼式人手运动功能康复机器人，并对人手运动功能康复设备的设计提供了进一步的建议和想法。