并聯(lián)氣動(dòng)減重步行助力機(jī)器人的開發(fā)與研究.pdf

1、我國正快速步入老齡化社會(huì)，亟需開發(fā)新型的面向老年人的步行助力裝置。對(duì)于因下肢骨關(guān)節(jié)炎而導(dǎo)致的行走困難這一老年人的常見病，減重步行助力被證明是一個(gè)行之有效的醫(yī)療康復(fù)手段。然而目前市場(chǎng)上還沒有商品化的減重步行助力的機(jī)器，國內(nèi)外對(duì)這方面的研究也還不太成熟，因此開展對(duì)新型減重步行助力機(jī)器的開發(fā)和研究具有十分重要的意義。
　　 本文針對(duì)因下肢骨關(guān)節(jié)炎而導(dǎo)致行走困難的患者，提出了并聯(lián)氣動(dòng)減重步行助力機(jī)器人的設(shè)計(jì)構(gòu)想，并開發(fā)設(shè)計(jì)了適用于單腿患

2、病情況的減重步行助力機(jī)器人試驗(yàn)樣機(jī)和生物力學(xué)測(cè)力平臺(tái)。試驗(yàn)樣機(jī)采用環(huán)繞腿布置的帶有氣缸的并聯(lián)機(jī)構(gòu)，為患者提供步行助力。在控制上，由研制的鞋底體重傳感器測(cè)量患者的腳底接地反力，并將腳底接地反力信號(hào)由數(shù)據(jù)采集卡采集至控制計(jì)算機(jī)，再由計(jì)算機(jī)生成氣缸控制指令，連續(xù)控制并聯(lián)機(jī)構(gòu)中氣缸的輸出力，從而達(dá)到按設(shè)定比例減重步行助力的目的。試驗(yàn)樣機(jī)的并聯(lián)機(jī)構(gòu)能為患者提供足夠的支撐力，而且具有保持患者行走步態(tài)平衡的功能。為了測(cè)量行走步幅和評(píng)定減重步行助力的效

3、果，還研制了生物力學(xué)測(cè)力平臺(tái)，以測(cè)量平臺(tái)上承受的力的大小和作用位置。
　　 本文介紹了應(yīng)用開發(fā)的試驗(yàn)樣機(jī)和生物力學(xué)測(cè)力平臺(tái)，進(jìn)行的步行助力試驗(yàn)。詳細(xì)地介紹了試驗(yàn)的構(gòu)成和試驗(yàn)結(jié)果。在試驗(yàn)中，采用了數(shù)據(jù)采集卡和Matlab中的RealtimeWindows Target工具箱進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集和實(shí)時(shí)控制。進(jìn)行了減重50％體重和80％體重的真人步行助力實(shí)驗(yàn)，并對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行了分析。試驗(yàn)結(jié)果證明了設(shè)計(jì)思想的合理性和減重步行助力的有效性。另