题目：人手运动功能康复机器人的改进设计与动力学分析

本文对于现有人手食指运动功能康复机器人机械系统中存在的零件过多，装配复杂，舒适性不好，反向驱动性较差等问题，在现有设计结构的基础上，提出了改进方案，并将此方案应用到了拇指康复部分，并根据改进方案加工制作了同时可以对人手拇指和食指同时进行康复运动的外骨骼机器人。本文分析了人手运动功能康复设备的研究现状，总结出了目前的设备在设计上的优点与尚待解决的问题，并结合现有人手食指康复设备，从机械设计角度提出了本文的设计原则与指标。外骨骼设备部分在改进设计后零件数目减少了一半，原设备食指部分总体质量约为200g，而现有设备包含拇指食指部分共310g，可以说设备的质量得到了减轻，另外，在转动副设计，尺寸调节机构的改进中，现有设计较之以前更加的合理。传动部分仍然采用了钢丝绳与弹簧绳套的方式，但钢丝绳驱动的张紧问题得到了一定的解决。钢丝绳/弹簧绳套的传动部分的摩擦力是影响设备反向驱动性的重要因素。本文对绳套中的钢丝绳进行了力学建模与分析，得到了钢丝绳在传动过程中绳上张力和摩擦力的分布公式，分析了这种传动方式的摩擦力影响因素，为后面的摩擦力补偿实验提供了理论支持。本文也对康复机器人进行了运动学与动力学分析，并采用仿真的方法验证了运动学的正确性，这些理论分析也为后面进行设备性能的分析和控制方法的研究打下了基础。本文最后部分提出了一种康复机器人的性能评价指标：对掌度，它表示人手食指指尖和拇指指尖在能够到达的所有空间产生的交集与食指指尖的最大可达空间的比值。对掌度也可以用作不同人手康复机器人之间进行比较的一个依据。通过SolidWorks软件中的布尔运算功能，可以准确地得出对掌空间的大小，从而计算出对掌度。最后，针对改进设计后的样机的不足，提出了进一步的建议和想法。