河南理工大學鶴壁工程技術學院本科畢業(yè)設計摘要I緒論課題背景及意義隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展和生活水平的顯著提升，交通事故數(shù)量持續(xù)攀升，各類致病因素不斷增加，其中脊髓損傷的增長趨勢最為顯著。而作為脊柱損傷中的并發(fā)癥，脊髓損傷常引發(fā)損傷平面以下肢體的顯著功能障礙[1]。在現(xiàn)行臨床實踐中，踝關節(jié)功能康復主要依賴物理治療師通過人工操作實施背伸/跖屈、內翻/外翻以及內收/外展等被動訓練，該方法雖在功能恢復方面具有顯著療效，但存在若干固有局限性：治療師個體受制于生理極限，難以持續(xù)維持理想的訓練強度與時長；同時，現(xiàn)有評估體系過度依賴治療師的主觀經(jīng)驗判斷，缺乏量化客觀指標。這不僅影響康復進程的精準監(jiān)測，也制約了基于數(shù)據(jù)驅動的治療方案優(yōu)化[2]。針對下肢功能障礙患者群體而言，脫離輪椅實現(xiàn)站立功能往往構成其首要康復目標，而站立位康復訓練不僅能夠維持循環(huán)系統(tǒng)與神經(jīng)系統(tǒng)的生理功能，還可進一步促進其功能改善，同時有效預防長期臥床或坐位引發(fā)的各類繼發(fā)性并發(fā)癥，這一臨床效益顯著提升了患者的康復預后?；诖?，開發(fā)下肢康復輔助設備不僅體現(xiàn)了醫(yī)療技術領域的創(chuàng)新突破，更具有重要的臨床應用價值，能夠為患者提供實質性的康復支持。在機器人設計與技術發(fā)展的推動下，醫(yī)療機器人領域的研究日益受到學界關注并呈現(xiàn)出持續(xù)增長態(tài)勢，其中外骨骼輔助機器人的問世標志著康復醫(yī)學領域取得重大突破；該技術最初主要應用于軍事領域，旨在通過增強士兵負重能力以緩解長期高強度負荷對其身體造成的損害，并在此過程中獲得了廣泛的實際應用[3]。在軍事裝備領域，多項尖端技術產(chǎn)品已實現(xiàn)規(guī)?；瘧?，其中由美國麻省理工學院研發(fā)的軍用外骨骼系統(tǒng)尤為突出，該裝備系在DARPA"增強人體體能外骨骼(EHPA)"項目資助下完成研制[4-5]，其技術特征包括：采用串聯(lián)彈性驅動器(SEA)實現(xiàn)髖關節(jié)屈伸運動控制，運用磁流變阻尼器實現(xiàn)膝關節(jié)被動屈伸調節(jié)，并在踝關節(jié)部位集成彈性元件以輔助屈伸動作，整套系統(tǒng)具備36公斤的有效負載能力。隨著外骨骼技術在軍事領域的成功應用，其技術成果迅速向醫(yī)療康復領域延伸，特別是在下肢康復訓練方面取得了顯著成效，這促使社會各界對康復機器人的臨床價值形成廣泛共識。基于這一技術發(fā)展趨勢，本研究創(chuàng)新性地將delta型機器人結構進行改良優(yōu)化，研制出一種新型旋轉臺式踝關節(jié)康復訓練裝置，該設備通過機械結構的重新設計，實現(xiàn)了對踝關節(jié)康復訓練的有效輔助功能[6]?？祻陀柧殭C器人的研發(fā)與應用為肢體功能障礙患者提供了重要的康復輔助手段，不僅顯著提升了患者的康復效率，使其能夠盡早脫離輪椅和病床的限制，而且有效預防了多種并發(fā)癥的發(fā)生[7]。具體而言，該技術能夠避免因長期缺乏運動引發(fā)的肌肉萎縮與關節(jié)畸形問題，減少臥床導致的泌尿系統(tǒng)、消化循環(huán)系統(tǒng)功能障礙及尿路感染風險，同時顯著降低褥瘡的發(fā)生概率，并防止下肢神經(jīng)系統(tǒng)因長期缺乏刺激而持續(xù)萎縮。這些臨床效益充分體現(xiàn)了康復訓練機器人在醫(yī)療康復領域的重要價值，其進一步發(fā)展亟需科研人員的持續(xù)投入與協(xié)同創(chuàng)新。國內外踝關節(jié)康復機器人研究現(xiàn)狀踝關節(jié)康復治療技術經(jīng)歷了由傳統(tǒng)人工干預向智能化機器人輔助的顯著轉型。在技術發(fā)展的初始階段，臨床實踐主要采用物理治療師主導的手法治療結合基礎訓練器械的干預模式，具體表現(xiàn)為通過人工拉伸、按摩等被動干預手段改善關節(jié)活動度，并輔以彈力帶、啞鈴等簡易設備進行肌力訓練，然而該模式存在治療師個體經(jīng)驗依賴性強、訓練參數(shù)精確性不足等固有局限[8]。隨著工程技術的發(fā)展，電動化康復設備逐步應用于臨床，典型代表為具備基礎屈伸和旋轉功能的踝關節(jié)訓練裝置，這類設備雖然能夠提供標準化的被動運動訓練方案，顯著提升了康復效率，但在運動模式多樣性和治療方案個體化適配方面仍存在明顯缺陷。1.2.1國外踝關節(jié)康復機器人研究現(xiàn)狀外骨骼康復機器人的研發(fā)歷程可追溯至20世紀80年代初期，并于90年代迎來技術突破期。該領域最初的研究目標旨在通過機械裝置增強人體生理功能。當前國際市場上具有代表性的企業(yè)包括以色列Rewalk公司、日本Cyberdyne公司、美國EksoBionics公司以及瑞士HOCOMAAG公司等，這些機構不僅成功研制出多款康復訓練機器人產(chǎn)品，更實現(xiàn)了其在臨床實踐中的規(guī)?；瘧肹9-11]。國際學術界在踝關節(jié)康復機器人研發(fā)領域已取得一系列突破性進展。以色列Rewalk公司研發(fā)的ReWalkPersonal和ReWalkRehabilitation兩款功能性外骨骼產(chǎn)品具有差異化應用場景[12]：前者主要面向家庭及工作環(huán)境下的日常輔助使用，不具備醫(yī)療康復功能；后者則專為臨床康復治療設計，通過提供物理治療干預手段，可有效緩解癱瘓患者的肢體疼痛癥狀、改善肌肉痙攣狀態(tài)，同時具有促進腸道消化功能及提升新陳代謝速率等療效，此外該產(chǎn)品未來還將拓展至中風與腦癱患者群體等潛在臨床應用領域。而日本Cyberdyne公司[13]研發(fā)的最具突破性的在于實現(xiàn)了基于患者意念的精準控制機制。該系統(tǒng)通過部署于外骨骼表面的高靈敏度傳感器陣列，實時捕捉人體神經(jīng)系統(tǒng)和肌肉組織在運動意圖產(chǎn)生時釋放的微弱生物電信號，并據(jù)此驅動執(zhí)行機構完成相應的動作響應。美國EksoBionics公司[14]在仿生技術應用研究方面處于國際領先地位，其創(chuàng)新性地將仿生學原理運用于康復機器人研發(fā)，取得了顯著成效。1.2.2國內踝關節(jié)康復機器人研究現(xiàn)狀國內針對外骨骼技術的研究起步相對滯后，但近年來發(fā)展迅速，已獲得國家自然科學基金、863計劃及科技支撐計劃等國家級科研項目的重點資助與支持。國內多所高校及科研機構在外骨骼機器人領域開展了系統(tǒng)性研究并取得顯著進展：浙江大學研發(fā)團隊相繼開發(fā)出可穿戴式下肢輔助行走外骨骼、肌電信號控制的康復醫(yī)療下肢外骨骼、懸掛式康復訓練外骨骼以及踝關節(jié)外骨骼原型系統(tǒng)；哈爾濱工業(yè)大學的研究重點集中于上下肢康復訓練外骨骼的研制；海軍航空工程學院成功研制出動力驅動型外骨骼助力腿實驗樣機；電子科技大學通過融合電機驅動與液壓驅動技術，構建了具備行走、轉體及下蹲等多功能的外骨骼系統(tǒng)，并采用多通道智能人機交互與分布式實時控制技術顯著提升了系統(tǒng)穩(wěn)定性與可靠性；中國科學院研發(fā)的下肢外骨骼機器人采用創(chuàng)新性結構設計，在單條機械腿集成6個自由度。國內多所知名高校及科研機構已積極開展外骨骼技術的相關研究，其中包括清華大學、中國科學技術大學、東南大學、南京理工大學、上海大學等高等院校，以及陸軍第二炮兵學院、中科院合肥智能研究所等專業(yè)研究單位[15]。國內外踝關節(jié)康復機器人的不足及改進1.3.1當前不足（1）康復機器人的設計問題平臺式的踝關節(jié)康復機器人，在設計上和人體適配得不太好，機器的轉動部位和人踝關節(jié)的轉動部位很難完全對齊，這樣一來，在訓練過程中很容易造成二次傷害；穿戴式的康復機器人，活動范圍太小，大多只能做腳掌上下彎曲的動作，沒辦法滿足踝關節(jié)全方位活動的需求。（2）驅動方式不太理想：用剛性驅動的踝關節(jié)康復機器人，動作很僵硬，慣性又大，訓練時很容易傷到患者；而用柔性驅動的機器人，因為運動變化不規(guī)律，想要準確控制它的運動狀態(tài)非常困難。（3）控制方法有所局限：位姿控制主要是讓患者被動訓練，比較適合康復初期；柔順控制雖然能讓患者主動訓練，但對不同患者的適應性不好，而且在訓練過程中，機器和人之間的互動效果也并不理想。1.3.2改進之處（1）結構創(chuàng)新：采用delta機械臂與旋轉平臺相結合的混合結構，具有高精度、高剛度與靈活轉動的特性，確保康復訓練穩(wěn)定性與運動靈活性。（2）功能創(chuàng)新：提供被動運動、主動輔助運動等多樣化康復模式，能夠模擬日常真實運動場景，提升康復訓練實用性與便捷性。（3）體驗創(chuàng)新：采用減震橡膠腳墊提升舒適度，并設置多重安全保護機制，保證患者安全有效地進行康復訓練。本文研究的主要內容本文以踝關節(jié)康復訓練機器人為核心研究對象，創(chuàng)新性地采用delta并聯(lián)機構作為足部支撐平臺的基礎構型，通過增設旋轉自由度實現(xiàn)了踝關節(jié)多維度康復訓練功能。文中系統(tǒng)闡述了該機器人的整體結構設計方案及其關鍵技術特征，重點分析了delta機構獨特的自由度配置原理，并對關鍵部件結構進行了詳細說明。第3章2踝關節(jié)康復機器人的總體設計踝關節(jié)運動結構簡化踝關節(jié)作為人體下肢重要的負重關節(jié)，其解剖結構由脛骨遠端關節(jié)面、腓骨關節(jié)面腓骨外踝關節(jié)面與距骨滑車共同構成，在解剖學上亦被稱為距骨小腿關節(jié)。從形態(tài)學角度觀察，小腿脛骨下端關節(jié)面與內外踝共同形成呈"冂"字形的關節(jié)窩結構（如圖2-1所示），該結構精確匹配距骨滑車這一關節(jié)頭的幾何特征。值得注意的是，距骨滑車關節(jié)面呈現(xiàn)前寬后窄的特殊形態(tài)特征：滑車關節(jié)當足部處于背屈狀態(tài)時，滑車前部較寬的解剖結構能夠充分嵌入關節(jié)窩，從而顯著增強關節(jié)穩(wěn)定性；然而在跖屈狀態(tài)下，如下坡動作時，跖屈滑車后部較窄的解剖特點導致其與關節(jié)窩的匹配度降低，此時關節(jié)不僅出現(xiàn)松動現(xiàn)象，還可能產(chǎn)生側向位移，這種生物力學特性使得踝關節(jié)在跖屈位時極易發(fā)生扭傷。臨床數(shù)據(jù)顯示扭傷，此類損傷中以內翻型最為常見，這主要歸因于外踝的解剖學特征——其較內踝更長的長度和更低的位置，有效限制了距骨的外翻活動范圍。圖2-1人體踝關節(jié)基于前述踝關節(jié)運動形式的解析可以得出，該關節(jié)在日常活動中的基本運動模式主要體現(xiàn)為背伸/跖屈、內收/外展以及內翻/外翻三種形式，同時需要指出的是，踝關節(jié)的運動功能實現(xiàn)與下肢整體活動密切相關，特別是在腿部運動過程中往往會引起足部產(chǎn)生平移現(xiàn)象。由此可見，從生物力學建模的角度出發(fā)，人體踝足系統(tǒng)的運動特征可抽象為空間坐標系中繞三個正交軸的旋轉運動與沿三個軸向的平移運動，這種六自由度的空間運動模型能夠較為全面地描述其運動學特性。如圖2-2所示的解剖學運動模型，足部在三維空間中的運動可分解為繞三個正交軸的旋轉運動與沿三個軸向的平移運動：繞X軸完成背伸與跖屈運動，繞Y軸實現(xiàn)內翻與外翻運動，繞Z軸執(zhí)行內收與外展運動，同時足部在空間中的線性位移則表現(xiàn)為沿X、Y、Z三個坐標軸方向的平動。圖2-2踝關節(jié)運動簡化對踝關節(jié)機器人的設計要求基于對踝關節(jié)運動學特征、損傷機制、康復干預手段以及康復機器人分階段控制策略的系統(tǒng)性分析，要實現(xiàn)理想的踝關節(jié)功能康復效果，康復機器人系統(tǒng)需滿足以下關鍵性能指標：為確保踝關節(jié)康復訓練的生物力學適配性，本研究基于人體踝足復合體的運動學特征，將踝足運動簡化為具有六個空間自由度的剛體運動模型。該模型包含繞X、Y、Z三軸的旋轉自由度以及沿這三個正交軸向的平移自由度，這一運動學特性要求康復機器人機構設計必須完整實現(xiàn)上述六自由度運動能力。為確保踝關節(jié)康復訓練的有效實施，首要前提在于實現(xiàn)充分的關節(jié)活動度，這構成了后續(xù)肌力與耐力訓練的基礎性條件?？祻蜋C器人的設計參數(shù)需嚴格遵循人體生理特征，其運動范圍應至少達到正常踝關節(jié)活動度的標準閾值，否則將難以滿足臨床康復的基本需求。研究表明，踝關節(jié)活動度的改善不僅是康復訓練的初始環(huán)節(jié)，更是影響整體康復效果的關鍵因素。本系統(tǒng)具備多模式訓練功能設計，針對踝關節(jié)康復治療過程中不同階段的差異化需求，可提供針對性的訓練方案。根據(jù)臨床康復醫(yī)學理論，踝關節(jié)功能恢復通常劃分為三個具有顯著特征的治療階段，各階段對機器人輔助訓練的技術要求存在明顯差異。具體而言，系統(tǒng)實現(xiàn)的訓練模式包括：基于軌跡跟蹤的關節(jié)活動度改善訓練、采用阻抗控制策略的肌力與耐力增強訓練，以及適用于康復后期的主動運動功能訓練等。為確?？祻陀柧氝^程的安全性，康復機器人系統(tǒng)設計需重點考慮患者肢體保護機制，鑒于訓練期間設備與人體直接接觸的特性，必須嚴格防范二次傷害風險，這一安全需求對患者的康復進程具有決定性影響。結構簡單，成本低，使用方便。2.3機器人總體結構設計為確保踝關節(jié)康復機器人的結構性能與輕量化需求得到兼顧，本研究在材料選擇方面優(yōu)先考量了機械強度與質量特性的平衡?；诠I(yè)應用領域的成熟經(jīng)驗，最終確定采用具有優(yōu)異綜合性能的6016系列鋁合金作為主要結構材料。該材料的詳細力學性能參數(shù)如表2-1所示。表2-16016合金鋁力學性能名稱性能參數(shù)極限抗拉強度124Mpa屈服強度55.2Mpa延伸率25%延性系數(shù)68.9Gpa彎曲極限強度228Mpa泊松比0.33疲勞強度62.1Mpa本文設計的旋轉臺式踝關節(jié)康復機器人采用四自由度結構設計，在繼承傳統(tǒng)delta機械臂優(yōu)勢的基礎上創(chuàng)新性地整合了旋轉平臺機構，不僅充分滿足了臨床踝關節(jié)康復訓練的功能需求，而且通過優(yōu)化機械結構實現(xiàn)了穩(wěn)定性與靈活性的動態(tài)平衡，該機構三維結構如圖2-3所示。圖2-3踝關節(jié)康復機器人機器人采用上下雙層平臺的結構形式，上下層平臺之間借助三條并聯(lián)擺臂進行連接，每一條擺臂均由伺服電機來驅動，動力依靠帶輪減速系統(tǒng)進行傳遞，以此來控制擺臂的伸縮動作，上運動平臺的底部利用虎克鉸與靜平臺相連，這樣可對平臺相對扭轉起到約束作用，頂部則依靠球鉸連接動平臺，允許平臺在三維空間范圍內進行旋轉。當擺臂電機同步運轉或者差動運轉的時候，會帶動上運動平臺完成背伸/跖屈、內翻/外翻、內收/外展等多個維度的運動，模擬出踝關節(jié)的生理活動軌跡，旋轉臺單獨配置電機，依靠二級減速帶輪來驅動，實現(xiàn)平臺圍繞垂直軸的旋轉運動，為踝關節(jié)提供額外的旋轉自由度，使訓練模式得到拓展，具體結構組成如圖2-4所示。足底分布著壓力傳感器與角度傳感器，它們可實時采集患者的運動數(shù)據(jù)，并將這些數(shù)據(jù)反饋至控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)依據(jù)運動學模型，結合臨床康復方案，動態(tài)地調整電機的轉速、扭矩以及運動范圍，比如在被動訓練模式下，電機會按照預設的軌跡驅動平臺運動，以此幫助患者恢復關節(jié)活動度，在主動輔助模式下，傳感器可感知患者主動發(fā)力的信號，電機則會提供自適應的阻抗力，提高肌力訓練的效果。當傳感器檢測到運動超出安全閾值時，系統(tǒng)會自動觸發(fā)制動機制，切斷動力輸出，防止出現(xiàn)二次損傷，在整個過程當中，6016鋁合金框架可提供剛性支撐，橡膠腳墊可以吸收電機振動，滑動套筒可提高平臺穩(wěn)定性，遠程監(jiān)控系統(tǒng)可實時同步訓練數(shù)據(jù)，可供醫(yī)生調整方案，實現(xiàn)個性化康復。該機構依靠機械結構與智能控制的協(xié)同配合，把傳統(tǒng)人工康復的經(jīng)驗性操作轉變?yōu)榭闪炕?、精準可控的機器人輔助訓練，提高了康復效率與安全性。1-直線滑動直筒2-X軸運動電機3-腳墊4-步進電機支座5-連接件26-支撐件27-上平臺下支承板8-旋轉支承座9-位移感應片10-L支座11-Z軸底板12-單片機圖2-4結構功能模型本研究借鑒Stewart并聯(lián)機構的設計理念，結構原理如圖2-5所示，采用雙層平臺結構方案，通過擺臂機構實現(xiàn)運動姿態(tài)的精確調控，進而驅動執(zhí)行機構的動作；上下平臺之間采用虎克鉸鏈連接擺臂組件，該設計可有效約束兩平臺間的相對扭轉自由度，確保系統(tǒng)的運動穩(wěn)定性。該機構采用并聯(lián)機器人典型的擺臂設計，結構原理如圖2-6所示。此類結構在機械性能方面展現(xiàn)出諸多顯著優(yōu)勢。無累積誤差，精度較高；相較于將驅動裝置安裝在動平臺上的傳統(tǒng)設計，本文提出的結構創(chuàng)新性地將驅動裝置布置于定平臺或其鄰近區(qū)域，這一設計顯著降低了運動部件的質量，從而有效提升了系統(tǒng)的運動速度與動態(tài)響應性能。結構緊湊，剛度高，承載能力大；完全對稱的并聯(lián)機構具有較好的各向同性；工作空間較?。粓D2-5Stewart機器人的并聯(lián)結構圖2-6并聯(lián)結構簡圖2.4傳動部分及運動平臺結構設計2.4.1上運動平臺設計（1）機械部分分析如圖2-5所示，位于結構頂部的黑色組件為橡膠材質的腳墊裝置，該部件憑借其優(yōu)異的柔韌性特性，能夠有效吸收并緩沖電機運行過程中產(chǎn)生的細微振動，從而顯著降低機械震動對患者可能造成的不良影響。本研究采用三立柱推桿結構作為核心支撐組件，該結構在系統(tǒng)運行過程中主要承擔動態(tài)穩(wěn)定與力學支撐的雙重功能。推桿機構與Delta并聯(lián)機構形成隨動耦合關系，通過精確設計的伸縮運動實現(xiàn)協(xié)同工作。為確保系統(tǒng)安全性，特別設置了推桿行程的機械限位裝置，該設計可有效約束支撐平臺的轉動角度范圍。此防護機制能夠避免因平臺過度傾斜導致的異常工況，從而顯著降低患者踝關節(jié)在康復訓練過程中遭受二次損傷的潛在風險。本研究采用電機驅動系統(tǒng)作為中間驅動臂的核心動力裝置，該電機通過精密設計的帶輪機構與驅動臂下軸實現(xiàn)機械連接，從而有效完成減速與動力傳遞功能，確保系統(tǒng)運動過程的穩(wěn)定性。特別地，通過精確控制電機的旋轉運動，實現(xiàn)了工作平臺在空間中的平移與翻轉雙重運動模式。為確保運動平臺的穩(wěn)定性能，本研究采用滑動套筒結構環(huán)繞平臺周邊進行加固，該設計可有效承載平臺負載并顯著延長機械結構的使用壽命。通過球鉸連接機構將上下平板進行固定，該機構能夠實現(xiàn)兩平板間的多角度自由調節(jié)，從而精準模擬人體踝關節(jié)的生物力學運動特征。圖圖2-7上平臺運動三維模型如圖2-6所示，該并聯(lián)機構作為核心構型展開設計，通過三條空間對稱分布且結構完全相同的運動支鏈實現(xiàn)底座與手柄平臺之間的連接，其上下連桿通過轉動副實現(xiàn)鉸接，支鏈上端部借助球鉸副與操作手柄相連，而下端部則通過虎克鉸與底座組件相連接。靜平臺作為固定基準面，其上均勻布置有正交安裝的虎克鉸，各鉸鏈的兩個轉軸均配備伺服力矩電機進行驅動。值得注意的是，靜平臺中心位置設置有一根垂直安裝的頂桿，該結構兼具動平臺支撐與機械校零雙重功能。在運動檢測方面，系統(tǒng)在上下連桿連接的轉動副處集成有高精度編碼器，用于實時監(jiān)測角位移變化。這種將驅動電機固定于靜平臺的設計方案，配合并聯(lián)機構特有的結構優(yōu)勢，使得系統(tǒng)整體呈現(xiàn)出顯著的技術特性：包括但不限于高定位精度、優(yōu)異的動態(tài)剛度表現(xiàn)、卓越的承載能力、靈敏的動態(tài)響應特性以及緊湊的結構布局等綜合性能優(yōu)勢。（2）自由度分析基于公式（2-1）的數(shù)學分析框架，本文對并聯(lián)機構的自由度特性進行了系統(tǒng)性的理論推導與計算驗證。（2-1）式中F表示機構的自由度數(shù)目；n表示包括機架的構件數(shù)目；g表示運動副的數(shù)目；fi表示第i個動副的自由度數(shù)目；由式(2-1)可知該并聯(lián)機構的自由度為6。2.4.2圖2-8旋轉臺該旋轉裝置采用電機驅動帶輪實現(xiàn)旋轉運動，通過二級減速機構的設計，既確保了系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性，又有效提升了運動控制的精度。2.5本章小結本章首先系統(tǒng)闡述了踝關節(jié)康復機器人的整體架構設計方案，繼而從機構自由度與材料力學性能等關鍵參數(shù)展開深入探討，特別針對上平臺與旋轉平臺兩大核心組件進行了專項解析。研究結果表明，該結構設計方案具備良好的工程可行性，同時為后續(xù)運動學建模與分析奠定了堅實的理論基礎。3材料選擇及校核總體傳動結構分析本研究基于傳統(tǒng)delta機械臂構型創(chuàng)新性地集成旋轉平臺，提出一種四自由度旋轉臺式踝關節(jié)康復機器人設計方案，該設計在確保系統(tǒng)穩(wěn)定性的同時實現(xiàn)了運動靈活性，能夠充分滿足踝關節(jié)康復訓練的功能需求。在結構設計方面，借鑒Stewart并聯(lián)機器人構型特點，采用上下雙層框架配合中間擺臂機構的結構布局，從而實現(xiàn)對平臺運動姿態(tài)的精確調控。外形結構如圖3-1所示。圖3.1總體結構設計3.1.1上運動傳動分析及材料選擇（1）腳墊采用橡膠材質，位于上端黑色部分。本材料具有顯著的柔韌性特征，其優(yōu)異的減震性能可有效吸收并緩解電機運行過程中產(chǎn)生的細微振動，從而顯著降低此類機械振動對患者可能造成的不良影響。在材料選型與實現(xiàn)過程中，首先基于減震性能指標和人體工程學舒適度要求，對橡膠材料的硬度參數(shù)與厚度規(guī)格進行科學篩選；繼而通過系統(tǒng)的市場調研與實驗室小樣性能測試相結合的方法，最終確定最優(yōu)材料型號。該選型過程主要依托工程實踐經(jīng)驗與實測數(shù)據(jù)支撐，無需進行復雜的力學理論計算。（2）三立柱（推桿）采用具有穩(wěn)定與支撐功能的機械構件，該構件在運行過程中伴隨delta機構同步執(zhí)行伸縮運動，并通過對運動行程的精確限定來實現(xiàn)對平臺旋轉角度的有效調控。本文設計的核心優(yōu)勢在于通過優(yōu)化平臺穩(wěn)定性控制機制，能夠有效避免因平臺傾斜角度超出安全閾值而導致的患者踝關節(jié)繼發(fā)性損傷風險。在機械系統(tǒng)設計與選型過程中，首先基于平臺承載重量、運動行程及支撐力需求，運用機械設計手冊中桿件受力計算公式，對推桿的關鍵尺寸參數(shù)進行精確計算。考慮到材料性能對結構設計的影響，本研究選用高強度鋁合金作為推桿材料，該材料不僅具有優(yōu)異的強度重量比，能夠滿足支撐力要求，同時其輕量化特性有利于運動部件的性能優(yōu)化。具體而言，通過計算平臺最大承載工況下推桿的受壓狀態(tài)，結合鋁合金材料的許用應力參數(shù)，推導出推桿所需的最小橫截面積，并據(jù)此確定其直徑等關鍵尺寸。為確保設計的可靠性，在完成選型后，進一步通過有限元分析方法模擬平臺在極限傾斜狀態(tài)下的受力情況，對推桿結構強度進行全面的驗證評估。（3）驅動臂采用電機驅動系統(tǒng)設計方案，通過將電機與驅動臂下軸進行機械連接，并借助帶輪機構實現(xiàn)減速與動力傳遞功能，從而實現(xiàn)對平臺位移及翻轉動作的精確控制。優(yōu)勢：能夠保證運動平穩(wěn)，實現(xiàn)平臺多維度運動控制。在系統(tǒng)實現(xiàn)與關鍵部件選型過程中，基于平臺運動學參數(shù)運用電機選型計算公式進行理論分析，重點計算負載轉矩與功率需求等核心參數(shù)；鑒于伺服電機具有轉速與位置控制精度高的技術優(yōu)勢，故將其選定為驅動元件以滿足平臺精密運動控制要求；傳動系統(tǒng)中的帶輪選型則依據(jù)電機額定轉速、平臺目標轉速及傳動比等參數(shù)進行綜合設計，通過嚴格的力學計算確定其直徑尺寸與槽型結構等關鍵特征參數(shù)；在材料選擇方面，采用具有優(yōu)異力學性能的高強度鑄鐵，該材料兼具高強度特性和良好的耐磨性能；完成選型后，通過構建平臺運動工況仿真模型，對電機-帶輪系統(tǒng)的運行穩(wěn)定性、傳動效率等關鍵性能指標進行實驗驗證，從而確保整體設計滿足工程應用要求。（4）滑動套筒布置在平臺周圍，用球鉸機構固定在上下板上。該結構設計具有多重優(yōu)勢：不僅能夠有效承載平臺載荷以確保機械裝置的使用壽命，其采用的球鉸連接機構還可實現(xiàn)上下平板間的多角度調節(jié)功能，從而完美匹配人體踝關節(jié)運動時的動態(tài)需求。在平臺承載重量與預期使用壽命的約束條件下，本研究首先通過力學計算確定滑動套筒的載荷承受要求，進而對其內徑、外徑及長度等關鍵尺寸參數(shù)進行優(yōu)化選型。基于耐磨合金鋼優(yōu)異的耐磨性能和機械強度特性，本研究將其確定為套筒制造材料。此外，通過建立長期運行工況下的受力磨損仿真模型，對滑動套筒的耐久性能進行了系統(tǒng)驗證，以確保其滿足設計壽命指標。機構自由度特性研究：針對此并聯(lián)構型，對其進行自由度計算。在明確各參數(shù)物理意義的基礎上，通過理論推導獲得該機構的自由度值為6，這一數(shù)值特征充分契合踝關節(jié)康復訓練過程中對多自由度運動的空間需求。其運動平臺結構如圖3-2所示。圖3-2上運動平臺結構3.1.2旋轉臺傳動分析及材料選擇本文采用基于電機驅動的帶輪旋轉機構設計方案，通過引入二級減速傳動系統(tǒng)，在確保機構運行穩(wěn)定性的同時，顯著提升了運動控制的精度。優(yōu)勢在于能夠確保旋轉臺實現(xiàn)高精度且平穩(wěn)的旋轉運動，從而有效滿足踝關節(jié)康復訓練過程中對旋轉動作的各項技術要求?；谛D臺負載特性、目標轉速及精度指標要求，需對電機功率和扭矩等關鍵參數(shù)進行理論計算?？紤]到步進電機具有優(yōu)異的步進控制精度特性，故優(yōu)先選用該類型電機以滿足系統(tǒng)對旋轉精度的嚴格要求。在具體選型過程中，通過系統(tǒng)分析旋轉臺轉動慣量、摩擦阻力矩等機械特性參數(shù)，并結合電機性能曲線進行匹配計算，最終確定最優(yōu)電機型號。為驗證選型合理性，后續(xù)通過實測手段對旋轉臺轉速穩(wěn)定性及定位精度等關鍵性能指標進行測試，從而確保所選電機完全符合系統(tǒng)設計要求。基于傳動系統(tǒng)設計需求，本文通過理論計算確定了帶輪的關鍵幾何參數(shù)，包括直徑尺寸等，其計算過程綜合考慮了電機額定轉速、旋轉臺工作轉速以及系統(tǒng)傳動比等技術指標。在材料選擇方面，采用高強度工程塑料作為帶輪制造材料，該材料具有質量輕、機械強度適中以及傳動噪聲低等顯著優(yōu)勢。為進一步驗證設計方案的可靠性，運用數(shù)值模擬方法對旋轉臺在不同工況條件下的帶輪傳動性能進行了系統(tǒng)分析，重點考察了實際傳動比與理論值的吻合度以及帶輪打滑等潛在問題，從而確保整個傳動系統(tǒng)完全符合預期的技術指標要求。旋轉臺結構設計如圖3-3所示。圖3-3旋轉臺結構3.2上平臺傳動計算（1）功率、轉速和轉矩（輸出軸）：功率（3-1）指代帶傳動過程中的效率，對應有：（3-2）轉速（3-3）轉矩（2）最小直徑（輸出軸）的確定：考慮到實際使用當中的承載受力情況，材質是45號鋼，調質，。因此在這個基礎上還要考慮到鍵槽的存在，因此放大處理12%，選定A=110，因此：驅動軸結構選定直徑為。3.3帶的計算3.3.1帶輪設計確定帶輪基準直徑：查表知道主動輪的最小基準直徑為：根據(jù)帶輪的基準直徑系列與實際情況，取計算從動輪（大皮帶輪）的基準直徑，取傳動比為1:2：（3-4）根據(jù)基準直徑系列，?。候炈銕У乃俣龋海?-5）速度在

5-25m/s內，合適。3.3.2帶的選擇計算確定設計功率，選取V帶類型：查表可得工作情況系數(shù)：，PC=KA×依據(jù)電機功率和轉速，所以選取普通A型V帶。確定普通V帶的基準長度和傳動中心距：根據(jù)0.7（dd1+dd2）≦a0≦2（dd1+dd2）初步確定中心距 0.7（30+50）=56mma02（50+30）=160mm要求工作平穩(wěn)，選取中心距a0=160mm。初算帶的基準長度Ld：Ld‘≈2a=式中 Ld為帶的標準基準長度； Ld’為帶的初算基準長度；a0為初選中心距。帶的中心距離在一定范圍內是可以調節(jié)的。同理旋轉平臺選擇相同的同步帶傳動。3.4軸的選擇與校核3.4.1裝配方案軸是機械傳動中非常重要的零件之一，其裝配方案需要考慮多種因素。以下是一些通用的軸裝配方案：清洗和涂油：在進行軸裝配之前，應該對所有相關零件進行清洗和涂油處理，以確保組裝后的軸具有較高的精度和壽命。配合匹配：為了確保軸與其他部件之間的配合良好，必須對軸和配合零件進行精確配合匹配。常用的配合類型包括滑動配合、間隙配合、過盈配合等。確定軸向間隙：在軸裝配時，需考慮軸與其它配合部件的相對位置關系，以確定合適的軸向間隙。軸向間隙過小會導致軸無法正常運轉，而軸向間隙過大則會使得軸的支撐力不足。軸承安裝：軸承安裝的質量直接影響到軸的使用壽命和穩(wěn)定性。應該在裝配軸承時仔細查看其尺寸和質量，并嚴格遵循軸承安裝規(guī)范。補償軸向位移：在某些情況下，運轉的軸可能會因為各種原因而產(chǎn)生軸向位移?？梢酝ㄟ^調整軸承或增加補償墊來解決這個問題。軸向預緊量：當軸需要承受較大的負載時，應該在裝配完成后確定軸向預緊量，以確保軸具有更高的剛性和穩(wěn)定性?？傊谶M行軸的裝配時，需要考慮到多種因素，例如配合匹配、軸向間隙、軸承安裝、軸向預緊量等，以確保裝配出高質量、高穩(wěn)定性和高壽命的軸。還需要通過各個部分的配合需求情況來確定軸段尺寸。3.4.2滾動軸承分析之后發(fā)現(xiàn)軸向力是比較小的，因此軸承的類型采用的是深溝油軸承，在結合了現(xiàn)如今公開記載情況之后對應是。型號在結合了現(xiàn)如今公開記載情況之后對應是16006型號軸承，尺寸，軸承的定位是在軸肩以及擋圈作用下完成的，而外圈部分的定位是定距環(huán)結構，分析之后確定，軸肩不能夠超過軸承內圈尺寸。3.4.3周向定位軸還有大臂之間的連接是在鍵的作用下實現(xiàn)的，考慮到，平鍵尺寸在結合了現(xiàn)如今公開記載情況之后對應是，銑刀完成鍵槽加工過程，長度是30mm。揉環(huán)在內六角圓柱頭螺釘?shù)淖饔孟赂敵鲚S連接在一起，型號方面確定是M3。軸跟主動臂之間的配合公差是H7n3.4.4圓角半徑軸端位置的倒角數(shù)值是。3.4.5載荷計算受力情況如圖3-4所示：圖3-4軸受力圖分析后存在：力矩分析（右端位置）：（3-8）運算之后有：彎矩圖如圖3-5所示：圖3-5彎矩圖扭矩圖如圖3-6所示：圖3-6扭矩圖分析之后發(fā)現(xiàn)危險截面是處于G,F1的位置。3.4.6強度校核在截面分析的基礎上，利用強度校核來判斷其是否滿足使用需求，在結合了現(xiàn)如今公開記載情況之后對應是：（3-9）最短直徑位置的彎曲應力在結合了現(xiàn)如今公開記載情況之后對應是（3-10）扭轉切應力在結合了現(xiàn)如今公開記載情況之后對應是（3-11）合應力在結合了現(xiàn)如今公開記載情況之后對應是：正常使用不存在問題。3.4.7疲勞強度校核分析之后存在：彎曲應力幅在結合了現(xiàn)如今公開記載情況之后對應是：彎曲平均應力幅在結合了現(xiàn)如今公開記載情況之后對應是：扭轉切應力幅和平均應力幅在結合了現(xiàn)如今公開記載情況之后對應是：τ（1）材質基本力學參數(shù):材質是45號鋼，調質，，，材料特性系數(shù)在結合了現(xiàn)如今公開記載情況之后對應是（2）效應力集中系數(shù)和（考慮鍵槽存在）：在結合了現(xiàn)如今公開記載情況之后對應是Bd1=935（3）有效應力集中系數(shù)在結合了現(xiàn)如今公開記載情況之后對應是。（4）尺寸系數(shù)在結合了現(xiàn)如今公開記載情況之后對應是,扭轉尺寸系數(shù)在結合了現(xiàn)如今公開記載情況之后對應是。（5）表面系數(shù)在結合了現(xiàn)如今公開記載情況之后對應是。（6）不進行表面處理的話對應有，綜合系數(shù)在結合了現(xiàn)如今公開記載情況之后對應是：（3-12）（3-13）（7）安全系數(shù)：（3-14）（3-15）（3-16）存在安全系數(shù)S=1.8~2.5,,故安全系數(shù)滿足要求。3.5軸承校核16008型深溝球軸承在結合了現(xiàn)如今公開記載情況之后對應是：，3.5.1當量動載荷：（3-17）上式中X——系數(shù)（徑向）Y——系數(shù)（軸向）——載荷系數(shù)，在結合了現(xiàn)如今公開記載情況之后對應是分析之后有：相對軸向載荷，，在結合了現(xiàn)如今公開記載情況之后對應是，故有：3.5.2軸承壽命：（3-18）球軸承在結合了現(xiàn)如今公開記載情況之后對應是。溫度系數(shù)在結合了現(xiàn)如今公開記載情況之后對應是。C——基本額定動載荷，。因此有：3.6鍵的校核強度校核（擠壓應力）：（3-19）其中T——轉矩，k——接觸高度（鍵槽跟鍵之間），l——工作長度，d——直徑，對應有，故使用過程不存在問題。第4章踝關節(jié)康復機器人的電機選型4踝關節(jié)康復機器人的電機選型上平臺驅動電機選型本研究采用了一種由三個驅動電機驅動的上平臺結構，并額外配置了一個獨立電機用于驅動旋轉平臺，在此基礎上，現(xiàn)提出以下預設計算條件：承重最大重量：100kg最大瞬時加速度：0.3m/s2最大抬升速度為：0.1/s帶輪直徑選擇：小帶輪直徑12mm大帶輪直徑36mm最大力臂：200mm在同步抬升三臺電機的工況下，若假設系統(tǒng)負載均勻分配，則通過計算單臺電機的理論輸出力矩即可完成電機選型，該簡化計算方法基于等分載荷的基本假設。每臺電機所承受的力為30kg,所以根據(jù)牛頓第二定律F1式中m——每臺電機所承受的重量，kgA——最大瞬時加速度由所需的最大啟動力為：（4-2）式中——單個電機承受的重量由帶輪直徑可知電機減速為：（4-3）式中d2——大帶輪直徑d1——小帶輪直徑電機的轉動速度為：（4-4）式中v——小帶輪線速度，v=0.3m/s電機功率：（4-5）估算電機最小功率：（4-6）式中——同步帶傳動的機械效率，取0.92。——滾動軸承的機械效率，取0.98。電機轉矩計算：（4-7）旋轉平臺電機選型旋轉電機經(jīng)過了兩級減速，有兩級同步帶輪進行減速：預設平臺最大承重：100kg最大力臂：120mm最大瞬時加速度：0.2m/s2最大速度：0.1m/s最小帶輪直徑d=10mm電機所需承受的力為：（4-8）電機轉速為：（4-9）式中v——小帶輪轉速1.2m/s估算電機最小功率：（4-10）計算電機轉矩：（4-11）螺栓聯(lián)接受力分析在工程應用中，螺紋聯(lián)接的失效模式呈現(xiàn)出顯著的載荷依賴性特征：靜載荷作用下主要體現(xiàn)為螺紋區(qū)的塑性形變或螺栓體的拉伸斷裂；交變載荷工況下則以螺栓的疲勞斷裂為主要失效機制；而對于承受橫向載荷的絞制孔用螺栓聯(lián)接系統(tǒng)，其典型失效形式包括螺栓桿的剪切斷裂以及桿件與連接孔接觸面發(fā)生的擠壓破壞現(xiàn)象。針對M12規(guī)格的10.9級普通螺栓，其屈服強度對應的標準擰緊力矩設定為120N·m。為提高螺紋連接結構的穩(wěn)定性與可靠性，需在裝配過程中施加預緊力，此舉可有效提升連接部位的剛性特征，抑制螺栓在載荷作用下的相對位移現(xiàn)象，同時顯著改善其防松性能。在裝配過程中施加的擰緊扳手力矩T主要承擔雙重作用：一方面需克服螺紋副間產(chǎn)生的阻力矩T1，另一方面還需抵消螺母與被連接件支撐面之間的摩擦力矩T2，該力矩參數(shù)可通過力矩扳手法進行精確調控。公式：（4-12）在螺紋公稱直徑d=12mm的條件下，當施加的擰緊力矩T達到120N·m時，根據(jù)擰緊力矩系數(shù)K與預緊力N之間的函數(shù)關系（如下表4-1所示），可建立相應的力學模型。表4-1各種摩擦表面在有無潤滑下的K值摩擦表面狀態(tài)K值有潤滑無潤滑精加工表面0.10.12一般工表面0.13-0.150.18-0.21表面氧化0.20.24鍍鋅0.180.22粗加工表面-0.26-0.3上表查得，一般加工表面在無潤滑的情況下K=0.2。則預緊力：（4-13）在發(fā)動機轉矩傳遞過程中，螺栓所承受的極限工作載荷主要源于系統(tǒng)輸出的最大轉矩，其數(shù)值達到850N·m，這一轉矩值直接決定了螺栓所受的最大工作載荷。螺栓的最大拉力：基于螺栓公稱應力截面面積As=113.1mm2的測量結果，本研究對螺栓構件在軸向載荷作用下的最大拉伸應力特性進行了分析。50910.716N/（113.110-6m2）=450.139MPa（4-14）根據(jù)第四強度理論，螺栓在預緊狀態(tài)下的計算應力:（4-15）強度條件：（4-16）在確定螺栓預緊力時，需遵循材料屈服極限的約束條件，具體表現(xiàn)為預緊應力應嚴格控制在材料屈服極限80%的范圍內，這一原則確保了螺紋連接件在擰緊過程中的安全性，故滿足強度要求?；诼菟ㄟB接結構的力學傳遞特性分析，通過理論計算將離合器花鍵軸的最大轉矩850N·m轉化為作用于單個螺栓的剪切載荷，其中轉矩傳遞機制主要依靠螺栓組與電機軸之間的剛性連接實現(xiàn)。（4-17）式中r=35mm由上計算分析可以得出10.9級M6的普通螺栓滿足應力要求。河南理工大學鶴壁工程技術學院本科畢業(yè)設計第5章安全性剖析5安全性剖析5.1結構安全設計5.1.1力學冗余及強度校核優(yōu)化踝關節(jié)康復機器人的機械結構在力學性能上不容小覷。其主體結構采用6016系列鋁合金，我們通過力學計算，精準把握它在不同工作狀況下的受力情形，進而開展強度校核工作。像三立柱推桿、驅動臂等關鍵部件，更是采用了冗余設計，特意留出一定的安全系數(shù)。打個比方，計算推桿承受壓力時，會充分考慮平臺滿載甚至意外過載的狀況，保證即便是在極端情形下，結構也不會出現(xiàn)損壞。此外，還借助有限元分析等方法對結構進行優(yōu)化，進一步強化其強度與穩(wěn)定性。5.1.2人體工學與防碰撞設計從人體工學的視角出發(fā)，康復機器人的外形和尺寸是依據(jù)人體踝關節(jié)及下肢的生理特點來規(guī)劃的。上運動平臺的腳墊選用柔軟的橡膠材質，它不僅具備減震吸震的功能，還能在患者腳部與平臺接觸時，給予舒適的緩沖。與此同時，機器人的整體構造進行了防碰撞設計，通過合理規(guī)劃運動空間，設置緩沖區(qū)域，有效避免在運動過程中與患者身體其他部位或者周圍物體發(fā)生碰撞。另外，機器人各部件的邊角都做了圓角處理，降低碰撞可能帶來的傷害。5.1.3結構安全設計在結構設計方面，我們采用了模塊化設計思路，這樣方便安裝、拆卸與維護。各個模塊之間通過螺栓、銷釘?shù)冗B接件牢固連接，并且做了防松處理。對于關鍵連接部位，會定期進行檢查和維護，確保長時間使用也不會出現(xiàn)松動、脫落等問題，切實保障結構的安全性與穩(wěn)定性。此外，還對結構的密封性進行了設計，防止灰塵、水汽等進入內部，影響機械性能和電氣元件的正常運作。5.2智能控制系統(tǒng)安全機制5.2.1閉環(huán)反饋與緊急制動智能控制系統(tǒng)是保障機器人安全運行的核心所在。通過安裝在機器人各個部位的傳感器，像角度傳感器、壓力傳感器等，實時收集運動數(shù)據(jù)以及患者的狀態(tài)信息，構建起閉環(huán)反饋系統(tǒng)。一旦檢測到異常，比如運動超出預先設定的范圍，或者患者受力過大等情況，系統(tǒng)會立刻觸發(fā)緊急制動機制，切斷電機電源，讓機器人停止運動，避免對患者造成傷害。同時，系統(tǒng)還會記錄異常發(fā)生的時間、位置以及相關數(shù)據(jù)，方便后續(xù)分析和故障排查。5.2.2多模式安全切換與數(shù)據(jù)追溯康復機器人具備多種訓練模式，包括被動運動、主動輔助運動、主動運動等。在不同模式切換的過程中，控制系統(tǒng)會進行安全檢查，調整相關參數(shù)，確保切換過程平穩(wěn)、安全。而且，系統(tǒng)會實時記錄和存儲患者的訓練數(shù)據(jù)，涵蓋運動軌跡、受力狀況、訓練時長等信息。這些數(shù)據(jù)既可供醫(yī)生評估患者的康復進展，也便于在出現(xiàn)問題時追溯數(shù)據(jù)，查找原因并采取相應的改進舉措。5.3臨床使用安全規(guī)范5.3.1患者適配與風險評估在患者使用踝關節(jié)康復機器人之前，要對患者進行全面的身體檢查和適配評估。詳細了解患者的病史、受傷情況、身體狀況等信息，依據(jù)評估結果來判斷患者是否適合使用這款康復機器人，以及確定合適的訓練方案。對于存在特殊情況的患者，比如患有嚴重心血管疾病、關節(jié)畸形等，要進行風險評估，制定個性化的安全防護措施和訓練計劃，確?；颊咴诳祻陀柧氝^程中的安全。5.3.2醫(yī)護人員操作培訓對使用踝關節(jié)康復機器人的醫(yī)護人員開展專業(yè)培訓，讓他們熟悉機器人的結構、工作原理、操作方法以及安全注意事項。培訓內容包括正常操作流程、緊急情況處理、故障排查等方面。通過理論學習和實際操作演練，確保醫(yī)護人員能夠熟練、正確地操作機器人，在遇到問題時能夠及時、有效地采取措施，保障患者的安全和康復訓練的順利開展。5.4安全標準與認證我們嚴格依照相關的國家標準和行業(yè)規(guī)范，對踝關節(jié)康復機器人進行設計、制造和檢驗。積極申請相關的安全認證，比如醫(yī)療器械認證等，確保機器人在安全、性能等方面都符合要求。通過獲取權威認證，來證明機器人的安全性和可靠性，為其在臨床應用中的推廣和使用提供有力保障。河南理工大學鶴壁工程技術學院本科畢業(yè)設計參考文獻結論本文對于踝關節(jié)康復訓練裝置的系統(tǒng)設計，核心在于研發(fā)一種能夠為臨床踝關節(jié)功能恢復提供有效輔助的治療設備。本研究在緒論章節(jié)系統(tǒng)闡述了踝關節(jié)康復機器人研發(fā)的課題背景及其臨床價值，著重指出人口老齡化背景下日益增長的康復需求賦予該研究顯著的社會意義。通過全面梳理國內外康復機器人領域的研究進展，深入剖析了現(xiàn)有技術的優(yōu)勢與局限性，從而為后續(xù)設計方案的制定提供了明確的理論依據(jù)，并在此基礎上確立了本文的研究內容?；邗钻P節(jié)康復的醫(yī)學需求，本文首先對踝關節(jié)生物力學特性進行簡化建模，進而確立康復機器人的核心功能指標。在總體結構設計環(huán)節(jié)，系統(tǒng)完成了包括上運動平臺和旋轉機構在內的關鍵機械構型設計，并通過優(yōu)化傳動系統(tǒng)方案，實現(xiàn)了機器人運動控制的高精度與高穩(wěn)定性。機器人系統(tǒng)的整體性能在很大程度上取決于驅動電機的合理性，為此需要綜合考慮運動學參數(shù)和負載特性來優(yōu)化上平臺驅動電機及旋轉平臺電機的配置方案。同時，為確保機械結構的穩(wěn)定運行，必須對關鍵連接部件進行詳細的力學特性分析，從而驗證其結構強度滿足安全性與可靠性要求?；谏鲜龇治?，本文成功構建了一套踝關節(jié)康復訓練機構的設計方案。該設計方案不僅具備顯著的學術理論意義，同時為踝關節(jié)康復機器人的工程化應用奠定了實踐基礎。后續(xù)研究可在現(xiàn)有成果基礎上持續(xù)改進設計方案，通過性能優(yōu)化進一步提升康復效果，從而為踝關節(jié)康復治療領