自调节式手腕康复外骨骼机构设计与相容性分析*

王传伟，单 泉，陈 砚，张荣闯

(东北大学秦皇岛分校 控制工程学院，河北 秦皇岛 066004)

0 引 言

腕关节是前臂与手的重要连接关节，在上肢运动中起着重要作用。脑卒中疾病引起的腕关节运动功能障碍，严重影响患者的日常生活。而使用康复机器人治疗脑卒中疾病引起的肢体运动障碍已被证实是有效的，因此，设计研发手腕康复外骨机构具有现实意义[1-2]。

目前，外骨骼机构设计通常是模仿人类肢体关节的运动，但由于人机初始穿戴偏差、人类个体之间的差异及人体关节运动的复杂性等因素的影响，使得外骨骼关节的运动无法精确复制人体关节的运动，从而在康复训练中产生与训练无关的约束力或力矩，导致康复训练时舒适性变差，影响康复效果，这一现象称为人机运动不相容现象[3-5]。

针对这一现象，学者们对腕关节康复机器人展开了深入研究。意大利理工学院MASIA L等[6]提出了一种三轴驱动手腕康复机器人，通过在手柄连杆上增加一个被动移动副，来补偿人机在手臂轴线方向的偏差;美国西北大学BEEKHUIS J H等[7]研制了一款自对准式平行四边形机构手腕康复机器人，它在人机界面处增加具有被动副的平行四边形机构，该机构通过被动副的移动来调节平行四边行4条边相对角度的变化，从而实现了与人体手腕关节与机器人关节在单一平面内的对齐；新加坡南洋理工大学ESMAEILI M等[8]设计的单轴手腕康复机器人，具有两个被动移动副与两个被动转动副，成功弥补了人机运动空间内的角度与位置偏差，实现了单轴手腕康复机器人的人机相容性。……