3-SPS/S踝关节并联康复机构控制系统仿真

doi:10.12068/j.issn.1005-3026.2019.03.002

东北大学学报:自然科学版 ›› 2019, Vol. 40 ›› Issue (3): 310-315.DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2019.03.002

3-SPS/S踝关节并联康复机构控制系统仿真

王海芳，李新庆，乔湘洋，祁超飞

(东北大学秦皇岛分校控制工程学院，河北秦皇岛066004)

收稿日期:2018-01-09 修回日期:2018-01-09 出版日期:2019-03-15 发布日期:2019-03-08
通讯作者: 王海芳
作者简介:王海芳(1976-)，男，山西高平人，东北大学秦皇岛分校副教授，博士.冯明杰(1971-)，男，河南禹州人，东北大学副教授;王恩刚(1962-)，男，辽宁沈阳人，东北大学教授，博士生导师.
基金资助:
国家自然科学基金资助项目(51475086); 秦皇岛市科技支撑项目(201501B011).

Simulation of 3-SPS/S Parallel Manipulator Control System for Ankle Rehabilitation

WANG Hai-fang， LI Xin-qing， QIAO Xiang-yang， QI Chao-fei

School of Control Engineering， Northeastern University at Qinhuangdao，Qinhuangdao 066004， China.

Received:2018-01-09 Revised:2018-01-09 Online:2019-03-15 Published:2019-03-08
Contact: WANG Hai-fang
About author:-
Supported by:
-

摘要/Abstract

摘要： 踝关节是人体下肢关节中较易损伤的部位，针对其结构特点，搭建了基于3-SPS/S的并联康复机构并对其进行运动学反解.进而以3-SPS/S踝关节并联康复机构为研究对象，利用Matlab里的SimMechanics工具箱建立机构仿真平台，给出动平台规划运动轨迹并生成机构驱动杆输入运动信号，对机构模型进行仿真分析并给出3D效果图.结果表明，该方法为并联康复机构控制策略的研究提供了安全高效可视的仿真平台，便于展开针对并联康复机构特点的各种控制策略的研究.

关键词: 并联机构, 控制系统, 仿真, SimMechanics, 康复, 踝关节

Abstract: The ankle is one of vulnerable parts of the low limb joints of the human body. Based on its structural characteristics， a 3-SPS/S parallel manipulator for ankle rehabilitation is built， and the inverse kinematics is solved by its dimensional characteristics. Then， the simulation platform of 3-SPS/S parallel manipulator for ankle rehabilitation is established by SimMechanics toolbox in Matlab software. A target trajectory is provided to produce input signals of actuating arms. Afterwards， the dynamics of parallel rehabilitation manipulator model are analyzed， and 3D rendering is generated. The experimental results show that it can provide the efficient and visual simulation platform to study the control strategy of parallel rehabilitation manipulator.

Key words: parallel manipulator, control system, simulation, SimMechanics, rehabilitation, ankle

中图分类号:

王海芳，李新庆，乔湘洋，祁超飞. 3-SPS/S踝关节并联康复机构控制系统仿真[J]. 东北大学学报:自然科学版, 2019, 40(3): 310-315.

WANG Hai-fang， LI Xin-qing， QIAO Xiang-yang， QI Chao-fei. Simulation of 3-SPS/S Parallel Manipulator Control System for Ankle Rehabilitation[J]. Journal of Northeastern University Natural Science, 2019, 40(3): 310-315.

参考文献

[1]Shah R，Shah S.Delayed presentation or delayed diagnosis? a retrospective study of prospectively collected data of 482 foot and ankle injuries［J］. Injury，2017，48(17):27-32.
[2]卢志江.患者自主式踝关节康复机器人研发［D］.广州:华南理工大学，2016.(Lu Zhi-jiang.Development of patient-independent ankle rehabilitation robot［D］.Guangzhou:South China University of Technology，2016.)
[3]胡微微.一种新型踝关节康复训练机器人机构的研究［D］.太原:中北大学，2017.(Hu Wei-wei.Study on a new type of ankle rehabilitation robot mechanism［D］.Taiyuan:North University，2017.)
[4]尹诗明.踝关节康复机器人概念化设计及其控制策略研究［D］.哈尔滨:哈尔滨工业大学，2016.(Yin Shi-ming.The conceptual design of ankle rehabilitation robot and research on its control strategy［D］.Harbin:Harbin Institute of Technology，2016.)
[5]Je Seok K，Jin H J，Jahng H P.Inverse kinematics and geometric singularity analysis of a 3-SPS/S redundant motion mechanism using conformal geometric algebra［J］.Mechanism and Machine Theory，2015，90:23-36.
[6]Wen S H，Qin G Q，Zhang B W，et al.The study of model predictive control algorithm based on the force/position control scheme of the 5-DOF redundant actuation parallel robot［J］.Robotics and Autonomous Systems，2016，79:12-25.
[7]Bikash K S.Modeling and validation of a 2-DOF parallel manipulator for pose control application［J］.Robotics and Computer Integrated Manufacturing，2018，50:234-241.
[8]Houssem S，Med A L，Sad Z.Optimal torque distribution for a redundant 3-RRR spherical parallel manipulator used as a haptic medical device［J］.Robotics and Autonomous Systems，2017，89:40-50.
[9]Yang J F，Xu Z B，Wu Q W，et al.Dynamic modeling and control of a 6-DOF micro-vibration simulator［J］.Mechanism and Machine Theory，2016，104:350-369.
[10]Wang C Z，Fang Y F，Guo S.Multi-objective optimization of a parallel ankle rehabilitation robot using modified differential evolution algorithm［J］.Chinese Journal of Mechanical Engineering，2015，28(4):702-715.

[1]	罗忠，吴东泽，李雷，葛长闯. 转子系统动力学仿真平台设计与实验验证[J]. 东北大学学报（自然科学版）, 2023, 44(3): 375-381.
[2]	卢晓红，顾瀚，丛晨，阮飞翔. Inconel 718介观尺度薄壁件微铣削力预测[J]. 东北大学学报（自然科学版）, 2023, 44(2): 242-250.
[3]	王海芳，崔阳阳，李鸣飞，李广宇. 基于改进RRT*FN的移动机器人路径规划算法[J]. 东北大学学报（自然科学版）, 2022, 43(9): 1217-1225.
[4]	刘钺，孙伟，黎明. 基于分步耦合的压电分流薄板动力学建模与分析[J]. 东北大学学报（自然科学版）, 2022, 43(9): 1255-1262.
[5]	耿健，王晓冬，郭美如，黄海龙. 流量计法测量微型溅射离子泵抽速的方法[J]. 东北大学学报（自然科学版）, 2022, 43(9): 1298-1305.
[6]	鲍玉斌，刘济霆，李效宇. 考虑舆情的分时段SIQR模型的新冠疫情分析与预测[J]. 东北大学学报（自然科学版）, 2022, 43(8): 1065-1073.
[7]	罗忠，刘家希，刘凯宁，孙凯. 弹性环式支承结构动刚度分析及其对转子系统的影响[J]. 东北大学学报（自然科学版）, 2022, 43(5): 667-673.
[8]	王宏伟，王倩玉，韩杰，张昊天. 基于观测器的车辆电子稳定控制系统执行器故障重构[J]. 东北大学学报（自然科学版）, 2022, 43(3): 313-320.
[9]	王海芳，张瑶，朱亚锟，陈晓波. 基于改进双向RRT^*的移动机器人路径规划算法[J]. 东北大学学报（自然科学版）, 2021, 42(8): 1065-1071.
[10]	张东祥，郭立新. 汽车驱动桥壳焊接变形及焊接残余应力有限元仿真分析[J]. 东北大学学报（自然科学版）, 2021, 42(5): 700-705.
[11]	付强，姚羽. 基于多隔离策略的新冠肺炎疫情建模及分析[J]. 东北大学学报:自然科学版, 2020, 41(9): 1239-1243.
[12]	巩亚东，苏志朋，孙瑶，金丽雅. 镍基单晶高温合金微磨削形貌仿真及实验研究[J]. 东北大学学报:自然科学版, 2020, 41(7): 949-954.
[13]	宁久鑫，黄海龙，王晓冬，孙浩. 溅射离子泵抽气单元放电及离子输运仿真[J]. 东北大学学报:自然科学版, 2020, 41(7): 962-967.
[14]	牛艺静，孙聪，庞刚，修世超. 预应力时效性对磨削强化表面应力的影响[J]. 东北大学学报:自然科学版, 2020, 41(4): 546-550.
[15]	孟琭，钟健平，李楠. 基于GAN的医学图像仿真数据集生成算法[J]. 东北大学学报:自然科学版, 2020, 41(3): 332-336.

3-SPS/S踝关节并联康复机构控制系统仿真

Simulation of 3-SPS/S Parallel Manipulator Control System for Ankle Rehabilitation

RichHTML

PDF (PC)

可视化

摘要/Abstract

引用本文

使用本文

参考文献

相关文章 15

编辑推荐

Metrics

本文评价