D. NEUROExos[17]
NEUROExos是一个用于肘关节外骨骼机器人,用于治疗一系列脑卒中患者。NEUROExos有三个方面的创新性:1)结构紧凑,重量轻,机械结构与双壳的链接,具有较宽的PHRI区域以减少对皮肤的压力;2)四自由度(DOF)的被动机制,减轻肘部负载确保人类与机器人关节轴对齐;3)一种对立的、兼容的远程驱动系统,具有独立的关节位置和刚度控制(负责运动的机器人)和一个近零阻抗转矩控制(用于病人的电荷练习),然后为驱动的修改设计,传输与控制系统提出了所谓的模块V1.0。
图3.4 NEUROExos(a)模型 (b)分解图 (c)4自由度被动机制。(d)兼容驱动的示意图
E. 佐贺大学机器人
w-exos[8]为前臂旋前/旋后、腕关节屈曲/伸展运动和尺/桡侧偏的三自由度外骨骼机器人。w-exos的新颖之处是考虑了屈曲/伸展轴和尺/桡侧偏轴的轴线偏移。因此,可以避免用户的腕关节的不希望的疼痛。
结合w-exos三自由度上肢外骨骼机器人与肩关节的垂直和水平的屈伸运动,肘关节屈伸运动,改进为sueful-6[9]。除了考虑腕关节的轴线偏移外,还应用了一个运动中心旋转机构(CR),用于肩部垂直和水平运动。CR机制的主要优点是能够通过一个链接的工作机制调整的手臂支架和CR的肩膀关节的机械臂,自动调整之间的距离,以取消的不良影响。
图3.5佐贺大学机器人(a) w-exos (b) sueful-6
F.扭绳驱动的外骨骼机器人[16]
扭曲串致动器(TSA)上的公知的原理操作:当由相对低的扭矩,绳索(或几个被扭曲并联)合同串生产高线性力(图。1)。该链接由旋转接头连接,同轴与人类肘关节。此外,与旋转接头的滑轮同轴被刚性地连接到前臂链路。外骨骼的弯曲和伸展的运动是由滑轮的转动来实现。由于上述的TSA系统只能提供平移运动,它需要以线性运动转换成旋转进行修改。一种可能的设计是绳索的自由端连接到一个滑轮。对肘部外骨骼的初步研究,该系统采用了一种新颖的旋转关节机构扭曲串驱动器。所开发的设备本质上是兼容的,没有惯性和零反弹。此外,该外骨骼轻,廉价且机械简单,没有使用机械齿轮和力传感器。
图3.6(a)扭绳驱动原理 (b)基于扭绳驱动设计的外骨骼机器人
3 研究现状总结
综上所述,现阶段存在多种多样的外骨骼机器人,然而,在根本上由于各种不同的控制要求,现有的控制系统还远达不到实际应用需求,所以研究外骨骼机器人仍然具有一定的现实意义。但是总的来说,现有外骨骼机器人主要都是应用于上肢的康复,研究适用于增强人体上肢功能的增力型外骨骼寥寥无几,因此本课题选择研究相増力型上肢外骨骼机器人,用于增强正常人的身体机能和辅助老年人日常生活。