可穿戴式助力型外骨骼特征動作力學特征研究.pdf

1、隨著科學技術的日益進步，人類對于自身運動性能的要求也越來越高，而外骨骼機器人便是能夠滿足這一要求的產(chǎn)物。外骨骼能夠很好的解決復雜地形或者工作環(huán)境下單個人員負載增加的需求和人體自身肌能之間的矛盾。可穿戴式外骨骼的思想只要是受到動物界具有保護外殼的動物的啟發(fā)。外骨骼在許多領域都有著很好的應用前景，如在軍事領域可在復雜地形下進行單兵作戰(zhàn)，在倉庫中可以輔助公認進行貨物搬運，在醫(yī)療領域可以輔助下肢康復等。隨著多年的研究，國內(nèi)外已經(jīng)研究出了一批可以

2、進行實驗的外骨骼樣機，但是外骨骼并沒有進行大規(guī)模的推廣，是因為動力系統(tǒng)、動力系統(tǒng)的續(xù)航和控制系統(tǒng)方面的研究還需要加強。
　　論文以西南交通大學研制的第三代可穿戴式外骨骼實驗樣機為研究對象，選取雙膝蹲-起立動作為特征動作，用牛頓-歐拉法對外骨骼及人體的運動進行動力學分析和仿真，具體研究如下:
　　(1)根據(jù)人體運動學對人體運動進行分析，選取雙膝蹲-起立動作為特征動作，并對特征動作進行運動分析。對特征動作建立動力學模型，選取特征

3、數(shù)據(jù)作為研究對象，對動力學模型進行力學特征分析與計算。在MATLAB軟件中將計算過程求解，并對各個關節(jié)處不同負重下所需驅動力矩進行仿真，最后得到了各個關節(jié)處力矩變化特征曲線。
　　(2)根據(jù)控制變量法，將影響外骨骼力學特征的因素進行分析，具體設計了外骨骼實驗方案，對外骨骼進行單機版和人機偕行實驗，其中單機版又分為靜態(tài)實驗和動態(tài)實驗。將實驗結果中選取具有代表性的膝關節(jié)處力的實驗數(shù)據(jù)，在MATLAB中進行曲線擬合，與以上理論計算的仿真