穿戴式下肢外骨骼機(jī)構(gòu)分析與設(shè)計(jì).pdf

1、本論文研究穿戴型下肢外骨骼機(jī)器人機(jī)構(gòu)。所研究的外骨骼是一種可以穿戴于人體的機(jī)械裝置。這種外骨骼依靠人的運(yùn)動(dòng)信息來(lái)控制機(jī)器人，通過(guò)機(jī)器人來(lái)完成僅靠人的自身能力無(wú)法單獨(dú)完成的遠(yuǎn)行、負(fù)重等任務(wù)。這種外骨骼也可以用來(lái)檢測(cè)人體運(yùn)動(dòng)信息，作為康復(fù)醫(yī)療器械使用。下肢穿戴外骨骼機(jī)器人是一種具有雙足步行特征的典型的人機(jī)一體化系統(tǒng)。
　　 論文查閱了國(guó)內(nèi)外相關(guān)研究的文獻(xiàn)資料，調(diào)研了國(guó)內(nèi)、外相關(guān)研究的背景情況、研究進(jìn)展和未來(lái)的發(fā)展方向。總結(jié)了穿戴型下

2、肢外骨骼機(jī)器人的主要研究?jī)?nèi)容和所需解決的關(guān)鍵問(wèn)題。通過(guò)查閱人體運(yùn)動(dòng)學(xué)，骨骼外科學(xué)等方面的資料，分析了人體下肢骨骼模型和下肢骨骼的運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)特征，步行運(yùn)動(dòng)的序列，步行過(guò)程中的關(guān)節(jié)功能等，建立了下肢骨骼模型，分析了運(yùn)動(dòng)學(xué)、關(guān)節(jié)軌跡等特征。
　　 本文討論和分析了下肢外骨骼構(gòu)型及其運(yùn)動(dòng)學(xué)，重點(diǎn)論述了外骨骼機(jī)構(gòu)的自由度選取、關(guān)節(jié)布位及其構(gòu)型方案。對(duì)穿戴機(jī)構(gòu)的構(gòu)型進(jìn)行了運(yùn)動(dòng)學(xué)分析和優(yōu)化。在外骨骼穿戴運(yùn)動(dòng)學(xué)分析基礎(chǔ)上提出了一種連桿參數(shù)優(yōu)化評(píng)價(jià)

3、方法。分析對(duì)比了目前幾種典型的外骨骼的構(gòu)型設(shè)計(jì)。按照構(gòu)型設(shè)計(jì)方法設(shè)計(jì)了外骨骼的兩種構(gòu)型方案，分析了方案存在的穿戴偏差補(bǔ)償問(wèn)題，并針對(duì)構(gòu)型進(jìn)行了三維模型設(shè)計(jì)。
　　 最后針對(duì)設(shè)計(jì)的人體下肢模型和外骨骼模型，通過(guò)軟件接口完成了仿真環(huán)境下的穿戴模型設(shè)置。基于ADAMS軟件仿真，通過(guò)仿真運(yùn)動(dòng)獲取相關(guān)參考點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)和誤差結(jié)果，分析了關(guān)節(jié)參考點(diǎn)的位姿偏差、約束位置優(yōu)化及人機(jī)干涉、有限位置連桿參數(shù)的優(yōu)化，踝部關(guān)節(jié)布位參數(shù)對(duì)穿戴的腳部偏差的影響等