CN110169891B - 一种上肢康复机器人的肘部结构的仿真方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及机器人模拟仿真技术领域，尤其涉及一种上肢康复机器人的肘部结构的仿真方法，其中包括：步骤S1、根据上肢康复机器人的肘部结构，建立梁单元初始模型；步骤S2、根据肘部结构与其它结构的连接关系，以确定梁单元初始模型的施加约束点及载荷点；步骤S3、根据施加约束点及载荷点，计算出肘部结构所受的剪力、弯矩及扭矩；步骤S4、根据肘部结构的强度指标与刚度指标，结合所受的剪力、弯矩及扭矩计算出梁单元初始模型的截面属性参数；步骤S5、根据截面属性参数，建立肘部结构与外部载荷之间的函数关系；步骤S6、将函数关系代入进行力学分析，以校核强度及刚度，从而完成最终模型。有益效果：采用模拟仿真方法，实现仿真设计一体化。
Description
技术领域
本发明涉及机器人模拟仿真技术领域，尤其涉及一种上肢康复机器人的肘部结构的仿真方法。
背景技术
随着中国人口老龄化的加剧，将会有更多的中风患者，因此，偏瘫患者的康复问题越来越受到重视，康复需求也将会急剧增加。特别地，引起成年人疾病最普遍的原因就是中风，约有三分之二的人能幸免于中风，中风患者大都伴随有半身不遂、麻痹等后遗症，表现为运动障碍，严重影响了患者的日常生活，增加了家庭负担。
目前，大多数的疗法都是由理疗师或者患者亲属按照理疗手册带动患肢进行运动训练，这使得理疗师和亲属陷入繁琐的劳动中，随着患肢的数量增加，病人期望足够的康复治疗，而这对于当前康复治疗来说是很困难的。此外，患者只能被动的接受训练，在运动训练中不能给予合适的辅助力，无法充分发挥患者的主动作用，这样很大程度上减小了康复训练的效果。
因此，康复医学与机器人技术的结合提高了康复训练的效率并保证了动作训练的强度，为研究新的康复技术开辟了新的途径。在中国专利中，《一种上肢康复训练机器人(CN202982557U)》公开了一种依赖康复训练装置，结构包括底座、支撑架、座椅、悬臂梁和上肢训练机构，针对现有技术的不足进行了技术改进，克服了现有设备的操作复杂、人体活动恢复关节少，设备不够人性化的缺点。《康复机器手(CN104706502B)》提供一种康复机器手，通过两组肌电电极，滤波放大，实现肌电生物反馈信号放大，准确获取患者有意向运动的信号，由控制中心数据分析与处理，驱动马达驱动实现四指、拇指、手腕三大模块部分或整体训练。《一种大臂康复训练器(CN104784014B)》公开了一种大臂康复训练器，包括底座、立柱、悬臂、横梁等结构，本大臂康复训练器能够实现患者任意一侧大臂上下、左右摆动的带阻力康复运动。
以上专利中，上肢康复机器人机械结构的设计更多关注的是结构的功能方面，并未详细考虑结构的使用环境和载荷等因素，机械结构往往会依据设计人员的经验进行设计，因此趋于保守，即结构较为笨重或者设计出来的结构偏离最优设计点。并且，上肢康复机器人目前在市场上还未完全成熟，产品未完全定型，大部分产品都处于实验室或者初级产品的阶段，研发人员习惯的方式为先进行结构设计，然后采用模拟仿真方法进行校核，然后再进行结构修改，因此，在改进结构的过程中需要反复多次进行，拉长了时间周期，并且费时费力，成本较高。
发明内容
针对现有技术中存在的上述问题，现提供一种上肢康复机器人的肘部结构的仿真方法。
具体技术方案如下：
一种上肢康复机器人的肘部结构的仿真方法，其中包括：
步骤S1、根据所述上肢康复机器人的肘部结构，建立梁单元初始模型；
步骤S2、根据所述肘部结构与所述上肢康复机器人的其它结构的连接关系，以确定所述梁单元初始模型的施加约束点及载荷点；
步骤S3、根据所述施加约束点及载荷点，计算出所述肘部结构在所述梁单元初始模型中所受的剪力、弯矩及扭矩；
步骤S4、根据所述肘部结构的强度指标与刚度指标，结合所述梁单元初始模型中所受的所述剪力、所述弯矩及所述扭矩计算出所述梁单元初始模型的截面属性参数；
步骤S5、根据所述截面属性参数，建立所述肘部结构与外部载荷之间的函数关系；
步骤S6、将所述函数关系带入所述梁单元初始模型中进行力学分析，以校核所述梁单元初始模型的强度及刚度，从而完成所述肘部结构的最终模型。
优选的，于所述步骤S1中，所述梁单元初始模型包括一位移约束轴，以所述位移约束轴为对称轴，所述梁单元初始模型内设置有一对第一单元轴、一对第二单元轴、一对第三单元轴及一对第四单元轴；
一对所述第一单元轴的一端分别连接于所述位移约束轴的两端；
所述第二单元轴的一端连接于所述第一单元轴的另一端；
所述第三单元轴的一端连接于所述第二单元轴的另一端；
所述第四单元轴的一端连接于所述第三单元轴的另一端，所述第四单元轴的另一端为自由端。
优选的，所述第二单元轴垂直于所述第一单元轴的延伸方向；
所述第三单元轴垂直于所述第二单元轴的延伸方向；
所述第四单元轴垂直于所述第三单元轴的延伸方向。
优选的，于所述步骤S2中，确定所述梁单元初始模型的施加约束点及载荷点位于所述第四单元轴的自由端。
优选的，于所述步骤S3包括：
步骤S30、根据所述施加约束点及载荷点，计算出所述梁单元初始模型中的结构位移与结构应力；
步骤S31、根据所述结构位移与结构应力，计算出所述肘部结构在所述梁单元初始模型中所受的所述剪力、所述弯矩及所述扭矩。
优选的，于所述步骤S3中，所述第一单元轴所受的所述剪力、所述弯矩及所述扭矩通过以下公式表示：
T1＝FZL2-FxL4；
其中，
F1用于表示所述第一单元轴所受的最大剪力；
M1用于表示所述第一单元轴所受的最大弯矩；
T1用于表示所述第一单元轴所受的最大扭矩；
Fx用于表示所述第一单元轴在x方向的结构应力；
Fy用于表示所述第一单元轴在y方向的结构应力；
Fz用于表示所述第一单元轴在z方向的结构应力；
L1用于表示所述第一单元轴的结构位移；
L2用于表示所述第二单元轴的结构位移；
L3用于表示所述第三单元轴的结构位移；
L4用于表示所述第四单元轴的结构位移。
优选的，于所述步骤S3中，所述第二单元轴所受的所述剪力、所述弯矩及所述扭矩通过以下公式表示：
M2＝FxL4-FzL2；
T2＝FzL3+FyL4；
其中，
F2用于表示所述第二单元轴所受的最大剪力；
M2用于表示所述第二单元轴所受的最大弯矩；
T2用于表示所述第二单元轴所受的最大扭矩；
Fx用于表示所述第一单元轴在x方向的结构应力；
Fy用于表示所述第一单元轴在y方向的结构应力；
Fz用于表示所述第一单元轴在z方向的结构应力；
L2用于表示所述第二单元轴的结构位移；
L3用于表示所述第三单元轴的结构位移；
L4用于表示所述第四单元轴的结构位移。
优选的，于所述步骤S3中，所述第三单元轴所受的所述剪力、所述弯矩及所述扭矩通过以下公式表示：
T3＝FxL4；
其中，
F3用于表示所述第二单元轴所受的最大剪力；
M3用于表示所述第二单元轴所受的最大弯矩；
T3用于表示所述第二单元轴所受的最大扭矩；
Fx用于表示所述第一单元轴在x方向的结构应力；
Fy用于表示所述第一单元轴在y方向的结构应力；
Fz用于表示所述第一单元轴在z方向的结构应力；
L3用于表示所述第三单元轴的结构位移；
L4用于表示所述第四单元轴的结构位移。
优选的，于所述步骤S3中，所述第四单元轴所受的所述剪力、所述弯矩及所述扭矩通过以下公式表示：
M4＝FyL4；
其中，
F4用于表示所述第二单元轴所受的最大剪力；
M4用于表示所述第二单元轴所受的最大弯矩；
Fx用于表示所述第一单元轴在x方向的结构应力；
Fy用于表示所述第一单元轴在y方向的结构应力；
Fz用于表示所述第一单元轴在z方向的结构应力；
L4用于表示所述第四单元轴的结构位移。
优选的，于所述步骤S5包括：
步骤S50、根据所述截面属性参数及所述结构位移，处理得到不同长度及不同属性下的结构组合；
步骤S51、结合所述外部载荷的大小与约束条件，建立所述肘部结构与外部载荷之间的函数关系。
本发明的技术方案有益效果在于：提供一种上肢康复机器人的肘部结构的仿真方法，采用模拟仿真方法，从上肢康复机器人的肘部结构的实际使用工况及所受载荷出发，通过定量的仿真计算，综合比较结构几何参数的影响规律，可以得出最佳的结构模拟方案，使模拟仿真出来的结构具有更加科学的依据，确保结构足够的轻量化，并且采用模拟仿真方法，建立外部载荷与肘部结构的函数关系，该方法可缩短改进的时间周期，克服了现有技术中设计与校核相对脱节、且多次循环迭代的模式，真正实现仿真设计一体化。
附图说明
参考所附附图，以更加充分的描述本发明的实施例。然而，所附附图仅用于说明和阐述，并不构成对本发明范围的限制。
图1为本发明的实施例的上肢康复机器人的肘部结构的仿真方法的步骤流程图；
图2为本发明的实施例的上肢康复机器人的肘部结构的仿真方法的梁单元初始模型图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为本发明的限定。
在现有技术中，上肢康复机器人机械结构的设计更多关注的是结构的功能方面，并未详细考虑结构的使用环境和载荷等因素，机械结构往往会依据设计人员的经验进行设计，因此趋于保守，即结构较为笨重或者设计出来的结构偏离最优设计点。并且，上肢康复机器人目前在市场上还未完全成熟，产品未完全定型，大部分产品都处于实验室或者初级产品的阶段，研发人员习惯的方式为先进行结构设计，然后采用模拟仿真方法进行校核，然后再进行结构修改，因此，在改进结构的过程中需要反复多次进行，拉长了时间周期，并且费时费力，成本较高。
因此，针对现有技术中存在的以上缺陷，本发明提供一种上肢康复机器人的肘部结构的仿真方法，其中包括：
步骤S1、根据上肢康复机器人的肘部结构，建立梁单元初始模型；
步骤S2、根据肘部结构与上肢康复机器人的其它结构的连接关系，以确定梁单元初始模型的施加约束点及载荷点；
步骤S3、根据施加约束点及载荷点，计算出肘部结构在梁单元初始模型中所受的剪力、弯矩及扭矩；
步骤S4、根据肘部结构的强度指标与刚度指标，结合梁单元初始模型中所受的剪力、弯矩及扭矩计算出梁单元初始模型的截面属性参数；
步骤S5、根据截面属性参数，建立肘部结构与外部载荷之间的函数关系；
步骤S6、将函数关系带入梁单元初始模型中进行力学分析，以校核梁单元初始模型的强度及刚度，从而完成肘部结构的最终模型。
通过上述上肢康复机器人的肘部结构的仿真方法的技术方案，结合图1、2所示，该首先根据上肢康复机器人的肘部结构功能和特点，在ANSYS软件中建立梁单元初始模型，并设置初步的梁单元截面属性，然后根据肘部结构与其他结构的连接关系，确定施加约束点和载荷的点，其中，如图2所示，确定梁单元初始模型的施加约束点及载荷点位于第四单元轴的自由端。
进一步地，根据整个康复机器人的机械结构的受载荷工况，可以换算出等效到肘部的结构的等效受载，根据施加约束点和载荷点计算出肘部结构梁单元上各截面所受的剪力、弯矩和扭矩，基于肘部结构的强度和刚度设计指标，可以计算出各截面的抗弯刚度、抗扭刚度等属性可根据这些属性进行结构详细设计。
进一步地，将肘部结构长度尺寸、截面属性作为参数，可以得出不同长度和不同截面属性下的各种结构优化组合，同时可以根据不同的外部载荷大小和约束方式，建立外部载荷与结构尺寸之间的函数关系，进行正向寻优设计，然后将详细设计出来的结构进行精确建模，再代入到上肢康复机器人总体结构中进行力学分析，校核其强度和刚度。
进一步地，采用该模拟仿真方法，从上肢康复机器人的肘部结构的实际使用工况及所受载荷出发，通过定量的仿真计算，综合比较结构几何参数的影响规律，可以得出最佳的结构模拟方案，使模拟仿真出来的结构具有更加科学的依据，确保结构足够的轻量化，并且采用模拟仿真方法，建立外部载荷与肘部结构的函数关系，该方法可缩短改进的时间周期，克服了现有技术中设计与校核相对脱节、且多次循环迭代的模式，真正实现仿真设计一体化。
在一种较优的实施例中，于步骤S1中，梁单元初始模型包括一位移约束轴，以位移约束轴为对称轴，梁单元初始模型内设置有一对第一单元轴、一对第二单元轴、一对第三单元轴及一对第四单元轴；
一对第一单元轴的一端分别连接于位移约束轴的两端；
第二单元轴的一端连接于第一单元轴的另一端；
第三单元轴的一端连接于第二单元轴的另一端；
第四单元轴的一端连接于第三单元轴的另一端，第四单元轴的另一端为自由端；
上述技术方案中，第二单元轴垂直于第一单元轴的延伸方向；
第三单元轴垂直于第二单元轴的延伸方向；
第四单元轴垂直于第三单元轴的延伸方向。
具体地，如图2所示，根据上肢康复机器人的肘部结构功能和特点，在ANSYS软件中建立梁单元初始模型，并设置初步的梁单元截面属性，其中梁单元初始模型为对称模型，以位移约束轴为对称轴，一对第一单元轴分别垂直连接于位移约束轴的两端，一对第二单元轴的一端分别连接于第一单元轴的另一端，一对第三单元轴的一端分别连接于第二单元轴的另一端，一对第四单元轴的一端分别连接于第三单元轴的另一端，第四单元轴的另一端为自由端，其中，确定梁单元初始模型的施加约束点及载荷点位于第四单元轴的自由端。
进一步地，采用该模拟仿真方法，从上肢康复机器人的肘部结构的实际使用工况及所受载荷出发，通过定量的仿真计算，综合比较结构几何参数的影响规律，可以得出最佳的结构模拟方案，使模拟仿真出来的结构具有更加科学的依据，确保结构足够的轻量化。
需要说明的是，梁单元初始模型是根据上肢康复机器人的肘部结构功能和特点来建立的，但并不局限于上述一种结构，可以根据特定尺寸或特定模型的上肢康复机器人的肘部结构自行更改，在此不再赘述。
在一种较优的实施例中，于步骤S3包括：
步骤S30、根据施加约束点及载荷点，计算出梁单元初始模型中的结构位移与结构应力；
步骤S31、根据结构位移与结构应力，计算出肘部结构在梁单元初始模型中所受的剪力、弯矩及扭矩。
上述技术方案中，于步骤S3中，第一单元轴所受的剪力、弯矩及扭矩通过以下公式表示：
T1＝FZL2-FxL4；
其中，
F1用于表示第一单元轴所受的最大剪力；
M1用于表示第一单元轴所受的最大弯矩；
T1用于表示第一单元轴所受的最大扭矩；
Fx用于表示第一单元轴在x方向的结构应力；
Fy用于表示第一单元轴在y方向的结构应力；
Fz用于表示第一单元轴在z方向的结构应力；
L1用于表示第一单元轴的结构位移；
L2用于表示第二单元轴的结构位移；
L3用于表示第三单元轴的结构位移；
L4用于表示第四单元轴的结构位移。
上述技术方案中，于步骤S3中，第二单元轴所受的剪力、弯矩及扭矩通过以下公式表示：
M2＝FxL4-FzL2；
T2＝FzL3+FyL4；
其中，
F2用于表示第二单元轴所受的最大剪力；
M2用于表示第二单元轴所受的最大弯矩；
T2用于表示第二单元轴所受的最大扭矩；
Fx用于表示第一单元轴在x方向的结构应力；
Fy用于表示第一单元轴在y方向的结构应力；
Fz用于表示第一单元轴在z方向的结构应力；
L2用于表示第二单元轴的结构位移；
L3用于表示第三单元轴的结构位移；
L4用于表示第四单元轴的结构位移。
上述技术方案中，于步骤S3中，第三单元轴所受的剪力、弯矩及扭矩通过以下公式表示：
T3＝FxL4；
其中，
F3用于表示第二单元轴所受的最大剪力；
M3用于表示第二单元轴所受的最大弯矩；
T3用于表示第二单元轴所受的最大扭矩；
Fx用于表示第一单元轴在x方向的结构应力；
Fy用于表示第一单元轴在y方向的结构应力；
Fz用于表示第一单元轴在z方向的结构应力；
L3用于表示第三单元轴的结构位移；
L4用于表示第四单元轴的结构位移。
上述技术方案中，于步骤S3中，第四单元轴所受的剪力、弯矩及扭矩通过以下公式表示：
M4＝FyL4；
其中，
F4用于表示第二单元轴所受的最大剪力；
M4用于表示第二单元轴所受的最大弯矩；
Fx用于表示第一单元轴在x方向的结构应力；
Fy用于表示第一单元轴在y方向的结构应力；
Fz用于表示第一单元轴在z方向的结构应力；
L4用于表示第四单元轴的结构位移。
具体地，根据整个康复机器人的机械结构的受载荷工况，可以换算出等效到肘部的结构的等效受载，根据施加约束点和载荷点计算出肘部结构梁单元上各截面所受的剪力、弯矩和扭矩，基于肘部结构的强度和刚度设计指标，可以计算出各截面的抗弯刚度、抗扭刚度等属性可根据这些属性进行结构详细设计。
进一步地，采用该模拟仿真方法，从上肢康复机器人的肘部结构的实际使用工况及所受载荷出发，通过定量的仿真计算，综合比较结构几何参数的影响规律，可以得出最佳的结构模拟方案，使模拟仿真出来的结构具有更加科学的依据，确保结构足够的轻量化。
在一种较优的实施例中，于步骤S5包括：
步骤S50、根据截面属性参数及结构位移，处理得到不同长度及不同属性下的结构组合；
步骤S51、结合外部载荷的大小与约束条件，建立肘部结构与外部载荷之间的函数关系。
具体地，基于强度和刚度指标计算出界面属性参数，剪切强度公式为：
弯曲强度公式为：
扭转强度公式为：
弯曲刚度公式为：
扭转刚度公式为
进一步地，将肘部结构长度尺寸、截面属性作为参数，可以得出不同长度和不同截面属性下的各种结构优化组合，同时可以根据不同的外部载荷大小和约束方式，建立外部载荷与结构尺寸之间的函数关系，进行正向寻优设计，然后将详细设计出来的结构进行精确建模，再代入到上肢康复机器人总体结构中进行力学分析，校核其强度和刚度。
进一步地，采用模拟仿真方法，建立外部载荷与肘部结构的函数关系，该方法可缩短改进的时间周期，克服了现有技术中设计与校核相对脱节、且多次循环迭代的模式，真正实现仿真设计一体化。
以上仅为本发明较佳的实施例，并非因此限制本发明的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本发明说明书及图示内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本发明的保护范围内。
Claims (10)
1.一种上肢康复机器人的肘部结构的仿真方法，其特征在于，包括：
步骤S1、根据所述上肢康复机器人的肘部结构，建立梁单元初始模型并设置初步的梁单元截面属性；
步骤S2、根据所述肘部结构与所述上肢康复机器人的其它结构的连接关系，以确定所述梁单元初始模型的施加约束点及载荷点；
步骤S3、根据所述施加约束点及载荷点，计算出所述肘部结构在所述梁单元初始模型中各截面所受的剪力、弯矩及扭矩；
步骤S4、根据所述肘部结构的强度指标与刚度指标，结合所述梁单元初始模型中各截面所受的所述剪力、所述弯矩及所述扭矩计算出所述梁单元初始模型各截面的截面属性参数；
步骤S5、根据所述肘部结构的长度尺寸、所述截面属性参数，得出不同长度和不同截面属性下的各种结构优化组合，根据不同的外部载荷的大小和约束方式，建立所述肘部结构与外部载荷之间的函数关系；
步骤S6、将所述函数关系带入所述梁单元初始模型中进行力学分析，以校核所述梁单元初始模型的强度及刚度，从而完成所述肘部结构的最终模型。
2.根据权利要求1所述的上肢康复机器人的肘部结构的仿真方法，其特征在于，于所述步骤S1中，所述梁单元初始模型包括一位移约束轴，以所述位移约束轴为对称轴，所述梁单元初始模型内设置有一对第一单元轴、一对第二单元轴、一对第三单元轴及一对第四单元轴；
一对所述第一单元轴的一端分别连接于所述位移约束轴的两端；
所述第二单元轴的一端连接于所述第一单元轴的另一端；
所述第三单元轴的一端连接于所述第二单元轴的另一端；
所述第四单元轴的一端连接于所述第三单元轴的另一端，所述第四单元轴的另一端为自由端。
3.根据权利要求2所述的上肢康复机器人的肘部结构的仿真方法，其特征在于，所述第二单元轴垂直于所述第一单元轴的延伸方向；
所述第三单元轴垂直于所述第二单元轴的延伸方向；
所述第四单元轴垂直于所述第三单元轴的延伸方向。
4.根据权利要求2所述的上肢康复机器人的肘部结构的仿真方法，其特征在于，于所述步骤S2中，确定所述梁单元初始模型的施加约束点及载荷点位于所述第四单元轴的自由端。
5.根据权利要求1所述的上肢康复机器人的肘部结构的仿真方法，其特征在于，于所述步骤S3包括：
步骤S30、根据所述施加约束点及载荷点，计算出所述梁单元初始模型中的结构位移与结构应力；
步骤S31、根据所述结构位移与结构应力，计算出所述肘部结构在所述梁单元初始模型中所受的所述剪力、所述弯矩及所述扭矩。
6.根据权利要求2所述的上肢康复机器人的肘部结构的仿真方法，其特征在于，于所述步骤S3中，所述第一单元轴所受的所述剪力、所述弯矩及所述扭矩通过以下公式表示：
T1＝FZL2-FxL4；
其中，
F1用于表示所述第一单元轴所受的最大剪力；
M1用于表示所述第一单元轴所受的最大弯矩；
T1用于表示所述第一单元轴所受的最大扭矩；
Fx用于表示所述第一单元轴在x方向的结构应力；
Fy用于表示所述第一单元轴在y方向的结构应力；
Fz用于表示所述第一单元轴在z方向的结构应力；
L1用于表示所述第一单元轴的结构位移；
L2用于表示所述第二单元轴的结构位移；
L3用于表示所述第三单元轴的结构位移；
L4用于表示所述第四单元轴的结构位移。
7.根据权利要求2所述的上肢康复机器人的肘部结构的仿真方法，其特征在于，于所述步骤S3中，所述第二单元轴所受的所述剪力、所述弯矩及所述扭矩通过以下公式表示：
M2＝FxL4-FzL2；
T2＝FzL3+FyL4；
其中，
F2用于表示所述第二单元轴所受的最大剪力；
M2用于表示所述第二单元轴所受的最大弯矩；
T2用于表示所述第二单元轴所受的最大扭矩；
Fx用于表示所述第一单元轴在x方向的结构应力；
Fy用于表示所述第一单元轴在y方向的结构应力；
Fz用于表示所述第一单元轴在z方向的结构应力；
L2用于表示所述第二单元轴的结构位移；
L3用于表示所述第三单元轴的结构位移；
L4用于表示所述第四单元轴的结构位移。
8.根据权利要求2所述的上肢康复机器人的肘部结构的仿真方法，其特征在于，于所述步骤S3中，所述第三单元轴所受的所述剪力、所述弯矩及所述扭矩通过以下公式表示：
T3＝FxL4；
其中，
F3用于表示所述第二单元轴所受的最大剪力；
M3用于表示所述第二单元轴所受的最大弯矩；
T3用于表示所述第二单元轴所受的最大扭矩；
Fx用于表示所述第一单元轴在x方向的结构应力；
Fy用于表示所述第一单元轴在y方向的结构应力；
Fz用于表示所述第一单元轴在z方向的结构应力；
L3用于表示所述第三单元轴的结构位移；
L4用于表示所述第四单元轴的结构位移。
9.根据权利要求2所述的上肢康复机器人的肘部结构的仿真方法，其特征在于，于所述步骤S3中，所述第四单元轴所受的所述剪力、所述弯矩及所述扭矩通过以下公式表示：
M4＝FyL4；
其中，
F4用于表示所述第二单元轴所受的最大剪力；
M4用于表示所述第二单元轴所受的最大弯矩；
Fx用于表示所述第一单元轴在x方向的结构应力；
Fy用于表示所述第一单元轴在y方向的结构应力；
Fz用于表示所述第一单元轴在z方向的结构应力；
L4用于表示所述第四单元轴的结构位移。
10.根据权利要求5所述的上肢康复机器人的肘部结构的仿真方法，其特征在于，于所述步骤S5包括：
步骤S50、根据所述截面属性参数及所述结构位移，处理得到不同长度及不同属性下的结构组合；
步骤S51、结合所述外部载荷的大小与约束条件，建立所述肘部结构与外部载荷之间的函数关系。
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| 《发电机端部线棒单元截面改进方案研究》;杜跃斐;《上海电气技术》;20140330;第7卷(第1期);14-18 * |
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