[发明专利]基于UG和ADAMS步态康复机器人关节角度确定方法

摘要

本发明公开一种基于UG和ADAMS步态康复机器人关节角度确定方法，步骤包括：(1)在UG中建立步态康复机器人模型并将模型简化后导入ADAMS中；(2)在ADAMS中对步态康复机器人的大小腿腿长进行参数化设计；(3)对步态康复机器人施加约束；(4)根据步态康复机器人的运动模式确定小腿末端的轨迹方程；(5)建立点驱动，并将轨迹方程添加到点驱动的驱动函数中，进行关节角度的求解；(6)对求解的关节角度数据进行验证。本发明实现了步态训练康复机器人大小腿腿长的参数化设计，可以获得适应不同患者的关节角度数据，实现个性化治疗。

主权项

1.一种基于UG和ADAMS步态康复机器人关节角度确定方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一：建立步态康复机器人模型：在UG环境中建立步态康复机器人模型，并将UG中的步态康复机器人模型进行简化，删掉对步态康复机器人运动学没有影响的特征，然后将简化模型转换成*.X_T格式导入到ADAMS中；步骤二：在ADAMS中对步态康复机器人简化模型进行参数化设计：通过定义设计变量Design Variable，实现输入变量的参数化，所述输入变量包括大腿腿长和小腿腿长；步骤三：在ADAMS中对步态康复机器人参数化模型添加约束：首先，建立步态康复机器人的机身坐标系，以水平放置的步态康复机器人床板的中心为全局坐标系的中心，沿着小腿杆的方向为X方向，Y方向垂直于床板竖直向下，重力方向沿着Y轴正方向，XY平面为步态康复机器人的运动方向；其次，在步态康复机器人右髋关节旋转轴中心处建立一个标记点Marker1,其方向与步态康复机器人的全局坐标系的方向一样，在Marker1处建立一个旋转副Joint1,旋转副Joint1绕着全局坐标系的Z轴顺时针旋转，髋关节在全局坐标系XY平面摆动；然后，在步态康复机器人右膝关节旋转轴中心处建立一个标记点Marker2,其方向与步态康复机器人的全局坐标系的方向相同，在Marker2处建立一个旋转副Joint2，旋转副Joint2绕着全局坐标系的Z轴顺时针旋转，与旋转副Joint1的方向一样，膝关节在全局坐标系XY平面摆动；最后，由于步态康复机器人的左右肢的运动机理基本相同，所以左髋关节的建模方法和右髋关节的建模方法相同，左膝关节的建模方法和右膝关节的建模方法相同；步骤四：确定步态康复机器人小腿末端轨迹方程：步态康复机器人有多种运动模式，运动模式的选择决定小腿末端的轨迹，小腿末端轨迹方程由小腿末端的轨迹确定；当步态康复机器人的腿部在XY平面内运动时，所述小腿末端轨迹方程是关于X和Y的参数方程；步骤五：步态康复机器人关节角度的求解：在步态康复机器人小腿末端处添加一般点驱动，根据小腿末端轨迹方程设置一般点驱动的参考点，选择驱动类型为位移驱动，将所述步骤四中的参数方程分别添加到一般点驱动X和Y方向的驱动函数中，进行仿真求解，得到髋关节和膝关节的关节动态角度数据，并将从ADAMS后处理导出的髋关节和膝关节动态角度数据由角度制换算为弧度制后转换为文本文件格式；步骤六：对求解出的关节角度数据进行验证：首先，失效所述步骤五中小腿末端处的一般点驱动，并在髋关节的旋转副处添加一个旋转驱动，在膝关节的旋转副处添加一个旋转驱动，将髋关节txt格式的关节角度数据以B样条曲线的形式添加到的髋关节的驱动函数中，将膝关节txt格式的关节角度数据以B样条曲线的形式添加到膝关节的驱动函数中；最后，进行仿真分析，并追踪小腿末端的轨迹，判断小腿末端的轨迹是否与规划的轨迹相同。