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50JournalofMechanicalTransmission2025年第49卷第5期

一种绳驱式可关节错位补偿的肘腕康复机构设计与分析

侯雨雷1蔡庆明1高志强1李岳1刘飞1,2邓云蛟3曾达幸3

（1.燕山大学机械工程学院，秦皇岛066004）

（2.秦皇岛市第一医院骨科，秦皇岛066099）

（3.东莞理工学院机械工程学院，东莞523808）

摘要：【目的】康复训练是骨折术后康复的关键，而现有康复机器人因构型所限，人机兼容性尚

有不足，康复效果不甚理想。基于人体肘腕关节解剖学结构，考虑人机轴线错位易造成患者二次损

伤，遵循康复医理，提出了符合肘腕关节运动特性、适应其康复需求的新型肘腕康复机构。【方法】

针对肘腕关节运动特征，设计了由绳索驱动的腕部并联机构和关节错位补偿机构，以确保患者康复

的舒适度和安全性；求解了腕部并联机构的逆运动学，并推导出腕关节角度与各驱动绳索长度的关

系；绘制腕部并联机构工作空间，以验证该机构是否能够满足腕关节康复的活动范围；结合腕部并

联机构运动与静力学分析，以确定压缩弹簧的刚度。【结果】分析结果表明，所设计机构能够满足肘

腕康复运动与力学需求，为样机试制提供了基础参数依据。

关键词：肘腕康复；并联机构；绳驱动；关节错位补偿；运动学

中图分类号：TH122DOI：10.16578/j.issn.1004.2539.2025.05.008

0引言度或关节活动度（ReleaseonManage,ROM）评估的局

限性。华盛顿大学研制的CADEN-7上肢康复机器

由于交通事故、运动损伤等频繁发生，肘腕骨

[1]人[7]采用绳索驱动，能够远距离驱动定位执行器，以

折的发病率不断上升。肘腕关节骨折后若缺乏正确

减小机器人承受的力矩，适用于超伸和不稳定运动，

的术后康复训练，易导致关节肿胀、异位骨化等不

但限制了外骨骼的可移植性和可调性。南京理工大

良现象发生。随着医工融合的深入，涉及关节运动

[8]

的康复机器人成为现代康复领域的研究热点[2]。学研制了一款4自由度上肢康复机器人，该机器人

康复机器人通过带动患肢进行重复性和渐进式可实现肩、肘关节的康复运动和腕关节的从动运动，

的康复训练，弥补了人工康复训练的不足[3]。瑞士理通过蜗轮与摇杆滑块机构联合驱动，在简化了传动

工学院和Balgrist附属医院合作研发了7自由度上肢链的同时提高了传动精度。

康复机器人[4]，该机器人支持手闭合和张开，可进行近十几年来，绳驱动并联机构被广泛应用于救

三维肩部旋转、肘关节屈伸、前臂内/外旋和腕关节援、康复等领域。MAO等[9]提出的手臂神经康复可

屈伸。加拿大女王大学研制了一款名为MEDARM的以提供更自然的训练体验，由多级绳驱动并联机器

[5]人（Cab