针对上肢康复训练需求,设计一种采用二连杆串联结构的2自由度手臂康复机器人。基于D-H法对机器人的正、逆运动学进行理论分析,采用Matlab/Simulink和SimMechanics工具箱分别搭建机器人的正逆运动学理论模型与机构模型进行仿真对比,分析结果验证了机器人运动学建模的正确性。结合人体工程学相关标准和手臂关节运动范围要求,建立机器人与手臂机构的联合仿真模型,确定机器人的工作空间;并完成机器人进行画圆训练的轨迹规划,为机器人运动控制奠定了基础。基于联立约束法建立机器人的动力学模型,确定了机器人各关节驱动力矩大小,为驱动电机选取和控制器参数选择提供了依据。

气动机械手具有结构简单、制造成本低廉、使用维护方便等优点。特别是在防火、防爆、安全要求高的场合,与液压、电马达控制机械手相比,更显示出其优越性。另一方面,由于空气的可压缩性太大,执行元件实现在任意工作位置上的正确稳定定位的难度大,当执行元件运动的速度变化太大,尤其是在具有较大惯性矩的旋转机械手臂运动时,回转的角度愈大,到达工作定位位置时的速度、冲力愈大,产生的冲击、振动问题愈严重,致使设备的使用寿命降低。