印 松

上海电机学院，上海，200245

0 引言

从运动形式来看，踝关节可视为球铰，具有绕3个垂直轴的转动，即背伸/跖屈、内翻/外翻、内旋/外旋。目前临床使用的踝关节康复训练器结构简单，功能单一，仅提供绕1个轴的转动(背伸/跖屈)，因此康复训练并不全面。从关节运动的原理来看，肌肉群共同作用牵引骨骼产生运动，这与并联机构的工作方式非常相似。此外，并联机构具有高刚性、高承载能力等特点，且能以紧凑的结构实现多个自由度的运动。因此，采用并联机构来实现踝关节康复训练具有广阔的应用前景。近年来，国内外学者对此开展了广泛的应用研究。美国新泽西州立大学研制的Rutgers踝关节康复训练器借助于虚拟现实技术来帮助患者实现踝关节的康复训练［1］。由于其主体结构采用了气压驱动的六自由度Stewart平台，除带来噪声影响之外，还提高了整个设备的复杂性和成本。Dai等［2-4］所开发的踝关节康复机器人采用了3－SPS/S型并联机构。Liu等［5-6］提出的踝关节康复机器人则采用了3－RSS/S型并联机构。上述两类机构本质相同，由于中间球关节的约束作用，该类机构具有与踝关节相同的球面运动特征，但其转动中心与踝关节并不重合，因此可能引起踝关节非预期的运动。通过分析现有踝关节康复机器人的不足，边辉等［7］提出一种新型的2－RRR/UPRR并联机构。通过巧妙的设计，该机构具有远程回转中心，可保证机构转动中心与踝关节重合。这种机构采用了非对称结构，其回转中心固定，不能满足具有不同关节尺寸用户的使用需求。……