【摘 要】
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人体的上肢以灵活性和技能性运动为主，偏瘫后不容易获得代偿，而且恢复也比下肢要差，因此，康复训练对上肢功能的恢复尤为重要。为实现上肢康复机器人与人肢体运动功能匹配，且使康复
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人体的上肢以灵活性和技能性运动为主，偏瘫后不容易获得代偿，而且恢复也比下肢要差，因此，康复训练对上肢功能的恢复尤为重要。为实现上肢康复机器人与人肢体运动功能匹配，且使康复机器人与人肢体构成的人-机双链具有良好的运动相容性，本文在上肢生理结构、运动学特性与相容性构型设计等方面进行深入的研究。 通过分析国内外研究现状，了解国内外相关研究的进展、存在的问题和未来的发展趋势，确定本文的主要研究内容及所需解决的关键问题。根据人体上肢的生理结构与关节运动属性，采用国际生物力学学会(ISB)提出的上肢运动描述方法，建立上肢运动学模型。 基于上肢运动学模型，结合上肢关节的运动耦合关系和运动范围，提出一种基于运动学位置正解和掌心可达边界曲面片搜索的上肢可达位置空间分析算法，并根据上肢关节的运动耦合关系推导上肢关节与腕点间的速度雅克比矩阵，对人体右上肢在冠状面、矢状面和水平面内的运动灵活性进行分析。 为得到人-机运动相容的上肢康复机器入机构，在对机器人外骨骼构型进行综合时，将外骨骼的肩、肘关节称为主动关节机构，人-机连接机构称为被动关节机构，结合上肢运动学模型，建立被动关节构型未知的不完全人-机闭链机构模型，并将其视为具有上肢和外骨骼两条支链的并联机构，采用螺旋理论对外骨骼支链构型进行综合，根据主动关节构型和外骨骼优选条件，得到被动关节构型。 最后，对上肢康复机器人进行运动学分析。结合上肢康复机器人构型和上肢运动学模型，建立人-机闭链机构模型，进而建立上臂和前臂两部分人-机闭链机构运动学模型，根据相邻坐标系间的相对位姿与运动关系和人-机双链的空间位置关系，得到上臂和前臂两部分人-机闭链的运动学方程，进而由运动学反解求得外骨骼主动关节转角与上肢在空间的运动位置和姿态的关系。
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