下肢康復外骨骼機構設計及運動學分析.pdf

1、隨著產業(yè)的轉型升級和機器人相關技術的發(fā)展，機器人技術的應用已經從制造業(yè)領域擴展到醫(yī)療服務業(yè)領域。下肢康復外骨骼機器人作為一種典型的醫(yī)療服務機器人，市場需求量大，但是涉及到機械學、生物學、控制科學等多個學科，設計研發(fā)的技術難度較大。本文主要從機械學和運動學的角度對人體下肢運動特征進行了研究，并從機構學的角度對外骨骼和人體下肢所構成的空間機構進行了分析，設計了一種新型的柔性聯(lián)結的外骨骼機構，還采用了多桿機構設計了康復外骨骼的的關節(jié)驅動機構，

2、具體研究內容如下。
　　首先分析了人體下肢關節(jié)的結構特點和運動特點，并根據各個關節(jié)的運動形式，建立了下肢的等效的機構模型，在等效機構模型的基礎上建立了下肢的運動學模型和動力學模型，為外骨骼設計和外骨骼-下肢空間機構的運動分析提供理論基礎；還分析了正常人步行時的步態(tài)特征，確定了康復目標，即外骨骼系統(tǒng)的設計目標。
　　然后針對傳統(tǒng)的外骨骼機器人在人體下肢關節(jié)和外骨骼機器人關節(jié)存在軸線偏差時，會產生過約束的問題，設計了一種柔性聯(lián)結

3、的外骨骼機構。將外骨骼機器人和下肢作為一個整體機構來分析，并采用螺旋理論，對外骨骼-下肢空間機構的約束進行分析，驗證該結構的恰約束性。并建立了外骨骼-下肢空間機構的運動學模型，采用matlab分析人體下肢關節(jié)軸線和外骨骼關節(jié)軸線存在軸線偏移時，對該系統(tǒng)輸出的影響；分別討論了軸線存在角度偏移和各個方向的位置偏移對輸出的影響，找出了對該系統(tǒng)輸出影響最大的偏移因素；分析了聯(lián)結機構機構參數(shù)對輸出的影響，給出了聯(lián)結機構參數(shù)的選取方法，并選取了最佳