摘要
腕关节在日常生活中起着不可替代的作用，而在各个场景都会出现腕关节受损的情况，对患者的生活质量造成极大的影响，因此对腕关节康复机构进行针对性研究设计，可以为腕关节损伤的患者提供良好的康复训练。 本文针对人体腕关节解剖学和腕关节运动特性，设计了一种（3-UPS/PRR）amp;R便携式混联腕关节康复机构，可以满足腕关节掌屈/背伸、内收/外展、内旋/外旋三种运动的训练。该机构对应有两种末端执行器和转动中心调节装置，满足不同患者的康复需求，实现人机共融。 对便携式混联腕关节康复机构进行运动学分析。利用螺旋理论分析该康复机构的主体机构3-UPS/PRR的自由度，得到机构具有绕X轴、Y轴、Z轴的转动和沿Z轴移动四个自由度，根据修正的G-K公式验证求得的自由度。在此基础上，利用欧拉角变换法、封闭矢量法等求解机构位置逆解，利用粒子群优化算法（PSO）方法验证机构位置正解。对3-UPS/PRR并联机构加入限制条件后的工作空间进行求解，表明该机构的工作空间内部连续，没有奇异位型，结果显示机构运动特性良好。将位置反解表达式关于时间进行求导，得到该机构的一阶影响系数矩阵，也叫做速度雅可比矩阵，再对时间求导得到二阶影响矩阵，验证了该机构的可行性。 运用SolidWorks和Adams软件，建立机构虚拟样机模型，对该机构进行了运动学逆解仿真和运动学正解仿真，得到机构掌屈背伸、内收外展、内旋外旋的运动仿真，得出机构动平台的转动角度处于人体正常的活动范围，支链的伸缩变化量也与人体活动相匹配，且曲线图是平滑的、连续的，没有突变的情况发生。通过逆运动模拟曲线图，得出机构在运动时运动学正逆解结果一致，表明运动学上的正、逆解仿真是正确的。 通过Anybody软件将人机一体化系统建立出来，分析得出该机构带动人体腕关节进行掌屈、背伸、内收、外展训练过程中受损肌肉的受力和肌肉伸缩量处于正常范围，且肌肉活动量在最大强度之内，表明该康复机构穿戴在人体上进行康复训练符合人体运动学规律，可以充分对受损肌肉进行康复训练，肌肉不会发生二次损伤，对做出准确的康复效果评估提供了有效理论支撑。
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