基于组合函数的脚踝康复机器人轨迹规划*

廖志炜，张 俊，卢宗兴，姚立纲

(福州大学 机械工程及自动化学院，福建 福州 350116)

0 引 言

作为人体中负重最大的关节，踝关节对人们的日常生活具有重要影响[1]。脚踝康复训练是指患者借助辅助器材的帮助，在合理的工作空间内完成特定运动，进而促进受损部位的修复。为满足脚踝康复的需要，学术界近年来提出了多种脚踝康复装置。例如，Giorne等[2]研制了一种可远程控制、带有虚拟现实并能进行力反馈的踝关节康复机器人系统。DAI等[3-4]研制了具有3-SPS/SP和3-SPS/S拓扑构型的少自由度踝关节康复机器人，可实现跖屈/背屈、内翻/外翻运动。Takemura等[5]研制了一种基于Stewart结构的可穿戴式踝足康复训练机器人，其可通过调节6个气缸的压力来控制患者踝关节的运动。Xie等人[6]开发了一种通过控制气动肌肉制动器(PMA)来实现康复运动的踝关节康复机器人。Stuart等[7]提出了一种踝关节矫形康复器串联机构，可实现踝关节的背屈/跖屈运动和旋前/旋后运动。Yoon等[8]提出了一种可重构的踝关节康复机器人，可满足不同运动特性的需求。刘颖超[9]提出了一种气动驱动的6自由度并联踝关节康复机器人，并对该机器人的运动学、动力学以及不同康复阶段的康复策略进行了研究。曾达幸等[10]提出了一种新型并联式解耦踝关节康复机构，并运用旋量理论对该机构进行了运动学及相关性能的分析。

对于康复机器人而言，其轨迹规划至关重要。规划合理的轨迹，可使康复装置具有较好的运动平稳性和较小的启停冲击，从而避免对患者造成二次伤害。……