在外骨骼型下肢康复机器人柔性关节驱动器的设计及实验研究中,涉及了以下几个关键知识点:
1. 外骨骼机器人:这是一种可穿戴的机器人系统,设计用于与人体下肢交互,提供运动辅助或康复训练。在康复领域,外骨骼机器人能够帮助患者通过模仿正常的步态模式来重新学习行走。
2. 柔性关节驱动器:为了防止刚性驱动器在驱动关节时造成损伤,研究者设计了柔性关节驱动器。这种驱动器能够对关节提供缓冲作用,以适应不同的驱动力,实现更加自然的运动。
3. 变刚度驱动:文中提到的柔性变刚度驱动方法指的是通过改变驱动器的刚度以适应不同的运动需求或保护关节不受到损伤。这种方法通过改变弹簧和扭簧的组合来实现,它们在不同的驱动力作用下表现出不同的刚度特性。
4. 弹簧和扭簧的组合应用:通过将弹簧和扭簧组合在一起,可以实现对驱动力和方向变化的敏感反应。在小的驱动力作用下,系统表现出较小的刚度,而在驱动力较大时,扭簧不再发生作用,弹簧和扭簧的组合会表现出相对较大的刚度。
5. 电机转速调节:研究中还探讨了通过调节电机转速来控制弹簧和扭簧的压缩以及实现正反向运动。电机转速的变化影响着关节驱动器刚度的调整,是实现柔性驱动的关键因素。
6. 实验研究:为了验证柔性关节驱动器设计的合理性,研究者搭建了实验平台,并进行了低力、中力和高力模式下的柔性驱动实验。通过选用不同劲度系数的弹簧和扭簧,测试了柔性关节驱动器在不同驱动模式下的性能。
7. 参数确定:文章提到在设计过程中需要确定弹簧及扭簧的参数,这些参数包括但不限于弹簧的抗扭刚度以及扭簧的劲度系数。
8. 文献引用和科研诚信:该文章中包含了文献引用和DOI号,这是科学研究中非常重要的部分,确保了研究的透明性和可追溯性。科研诚信要求作者对参考文献进行准确引用,避免抄袭。
通过以上这些关键知识点,可以了解到外骨骼型下肢康复机器人柔性关节驱动器的理论基础和实验方法,以及如何通过设计优化达到提高患者康复效果的目的。这些研究对于提高康复机器人的性能和安全性具有重要的科学意义和技术价值。