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康复机器人是现代科学技术与人体康复需求密切结合的产物,它作为机器人的一个重要分支涵盖了生物力学、电子学、机械学以及机器人学等诸多科技领域。康复机器人能够为患者提供舒适的康复训练以及科学的康复评价,对患者早日康复、回归社会具有重要的社会意义。首先,对国内外腕关节康复机器人的发展及其应用现状进行深入分析,并根据对人体上肢的生理尺寸和运动特点的分析结果确定腕关节康复机构的设计要求和设计方案,针对腕关节设计一款以2-RPS-UPU并联机构为主体的混联式外骨骼康复机构,该机构具有4个自由度,分别可以实现腕关节的掌屈/背伸、内收/外展、内旋/外旋,以及沿前臂方向的牵引运动,采用螺旋理论求解腕关节康复机构的自由度和运动特性。其次,对腕关节康复机构的主体2-RPS-UPU并联机构利用闭环矢量法和欧拉角坐标变换法求解位置逆解方程,借助MATLAB软件使用粒子群优化算法求得了机构的位置正解;在位置逆解方程的基础上利用微分法进行速度分析,求得2-RPS-UPU并联机构的速度雅克比矩阵;分别利用杆长搜索法和驱动动静结合法对并联机构的工作空间进行求解,相互对照验证求解的正确性。再次,借助Adams和Solidworks软件联合创建了腕关节康复机构虚拟样机,首先通过运动学仿真模块对其主体部分2-RPS-UPU并联机构进行运动学正逆解仿真;然后用腕关节康复机构分别模拟腕关节屈伸、收展以及内外旋三种运动,并测量其角度、加速度以及角加速度,结果表明腕关节在该康复机构的作用下可以进行很好的康复训练。最后,介绍了一款生物力学仿真软件Anybody,通过编写程序在Anybody软件中搭建人机耦合仿真系统,对人体腕关节掌屈、背伸、内收和外展四种康复运动进行康复效果分析,表明腕关节康复机构带动手腕做四种康复运动时腕关节周围肌肉群肌肉的受力情况、收缩情况和肌肉的活动度,符合人体解剖学的相关规律,受力和收缩都在合理范围内,不会对造成肌肉拉伤,说明腕关节康复机构对腕关节能够有很好的康复效果。