人體下肢動力外骨骼模型的研究.pdf

1、人體動力外骨骼是涉及機械設計制造、機電一體化、驅動、傳感器、自動化控制、人工智能、人機工程學等多學科的綜合技術。本課題針對日益加重的人口老齡化問題，采用動力外骨骼技術，提出用于輔助老年人生活的一種服務型機器人—人體下肢動力外骨骼，該裝置具有輔助增力功能，能夠幫助老年人行走及上下樓梯等工作，也可以幫助殘障病人進行康復訓練。論文的主要研究內容包括外骨骼的機械結構設計、外骨骼運動學分析、人機耦合動力學聯(lián)合建模及仿真研究等，具體如下：
　

2、　1)人體下肢生理特性分析
　　通過研究人體下肢的生理結構、空間坐標系下關節(jié)的自由度、步態(tài)的特征參數(shù)和運動參數(shù)，確定出人體下肢運動的自由度，根據(jù)步態(tài)特征把步態(tài)周期分為擺動相和支撐相。
　　2)下肢外骨骼結構設計及優(yōu)化
　　基于外骨骼與人體的耦合特性，設計出了符合人體運動機理的外骨骼機械結構，分別對外骨骼組成系統(tǒng)中的關鍵零部件運用Workbench進行了拓撲優(yōu)化和多目標參數(shù)優(yōu)化，并重新設計出相應的模型，并在不同的工況下分

3、別對外骨骼機械結構進行靜力學分析檢驗。
　　3)下肢外骨骼運動學研究
　　分別使用運動學正問題研究方法、位姿變換等理論計算方法和仿真試驗方法對下肢外骨骼的運動學問題進行分析和計算，運用D-H運動模型建立了空間坐標下下肢外骨骼的運動學方程，在ADAMS仿真軟件環(huán)境中對運動學模型進行了仿真計算，并求解出下肢外骨骼各運動學參數(shù)與時間的函數(shù)關系。
　　4)下肢外骨骼動力學研究
　　用Newton-Euler法分別對單腿支