下肢可穿戴外骨骼機器人仿人機構(gòu)設(shè)計與運動控制研究.pdf

1、未來戰(zhàn)場上的作戰(zhàn)結(jié)果將在很大程度上決定于步兵是否能攜帶更多的高技術(shù)裝備。從發(fā)展歷程來看，步兵逐步從戰(zhàn)場上武器操縱者轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋€綜合武器系統(tǒng)的核心，并且未來的發(fā)展趨勢是將單兵和武器子系統(tǒng)、綜合頭盔子系統(tǒng)、計算機/無線電子系統(tǒng)、軟件子系統(tǒng)、防護服與單兵設(shè)備子系統(tǒng)等五個子系統(tǒng)一體化整合。
　　為了占據(jù)新一輪軍備競賽的制高點，發(fā)達國家均在單兵外骨骼技術(shù)預研上投入了大量人力、物力，為了消弭我軍與外軍在單兵裝備領(lǐng)域的技術(shù)差距，亟待加強這方面的研

2、究工作，以使我軍在新型單兵裝備中，能夠爭取相對優(yōu)勢。
　　為增加單兵作戰(zhàn)能力，以人為核心，同時具有機械的高負載能力、耐力、長時間運動能力[1]，設(shè)計出一款結(jié)合人工智能與機械的助力機器人。機械設(shè)計以人體下肢結(jié)構(gòu)參照，模擬人體下肢關(guān)節(jié)、運動自由度的分布，以達到人機高度協(xié)調(diào)。通過對人正常行走時步態(tài)的分析，規(guī)劃出主要關(guān)節(jié)隨的運動軌跡以及擬合出對應算法。用Matlab將該算法進行計算，獲得對應關(guān)節(jié)的運動數(shù)據(jù)，再將該數(shù)據(jù)導入Adams所建的模

3、型，進行動力學仿真。仿真得出各個關(guān)節(jié)處驅(qū)動器相關(guān)參數(shù)，為驅(qū)動器的選型提供參數(shù)參考。經(jīng)過步態(tài)規(guī)劃，機器人可模擬正常人的步伐，仿真結(jié)果真實可靠。
　　EXO-P通過采集人行走時腳底的壓力特征作為判別人運動意圖的特征因素。通過采集的信號并集合相應的算法得出機器人的執(zhí)行動作。整個機器人系統(tǒng)共有16路壓力傳感器，其中雙足腳底8個壓力傳感器，小腿和大腿前后個兩壓力傳感器。除此之外，在踝關(guān)節(jié)、膝關(guān)節(jié)以及髖關(guān)節(jié)加有角度傳感器以調(diào)整機器人的位姿。<