可穿戴上肢外骨骼的研發(fā)及實驗.pdf

1、近年來，外骨骼作為增強(qiáng)人體力量、輔助人體訓(xùn)練等方面被廣泛而深入的研究。同時外骨骼也是集機(jī)械、電氣、傳感器、空間控制于一體的人機(jī)智能系統(tǒng)，被廣泛的應(yīng)用于軍事、醫(yī)療、救援和日常生活中。但現(xiàn)在成熟的外骨骼是全身骨骼或只針對下肢所設(shè)計的，其價格昂貴、設(shè)計維護(hù)復(fù)雜、自身重量大，難以滿足現(xiàn)在市場對外骨骼的需求。本文在分析人體上臂運(yùn)動機(jī)理的基礎(chǔ)上，研究和設(shè)計了一套輕量化、靈活度高和成本較低的可穿戴上肢外骨骼。
　　首先在分析人體上肢骨骼關(guān)節(jié)組成

2、及運(yùn)動方式，在參考骨骼運(yùn)動學(xué)和動力學(xué)原理的基礎(chǔ)上，設(shè)計了基于電機(jī)驅(qū)動的可穿戴上肢外骨骼機(jī)械臂。對上肢外骨骼進(jìn)行了空間運(yùn)動學(xué)分析，獲得了關(guān)節(jié)角度與空間位置的關(guān)系。應(yīng)用拉格朗日法建立了動力學(xué)方程，進(jìn)行了動力學(xué)分析；并應(yīng)用MATLAB軟件分析模擬手臂搬運(yùn)物體時的關(guān)節(jié)受力情況。
　　本文在對人體上肢骨骼關(guān)節(jié)進(jìn)行動力學(xué)和運(yùn)動學(xué)分析的基礎(chǔ)上，對動力關(guān)節(jié)的驅(qū)動方式和控制方法進(jìn)行了詳細(xì)的設(shè)計。選擇了磁場定向控制（FOC）算法的無刷電機(jī)驅(qū)動，并完成