可穿戴式下肢外骨骼機(jī)器人機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

王 毓，許德章,胡 飛

安徽工程大學(xué)機(jī)械與汽車工程學(xué)院，蕪湖，241000

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可穿戴式下肢外骨骼機(jī)器人機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

王 毓，許德章,胡 飛

安徽工程大學(xué)機(jī)械與汽車工程學(xué)院，蕪湖，241000

設(shè)計(jì)了一種下肢外骨骼助力機(jī)構(gòu)，其中髖關(guān)節(jié)部分和踝關(guān)節(jié)部分采用了球鉸裝置，提高了下肢外骨骼機(jī)械結(jié)構(gòu)的仿生性能。其驅(qū)動(dòng)裝置采用液壓驅(qū)動(dòng)。為了驗(yàn)證下肢外骨骼機(jī)械結(jié)構(gòu)對(duì)人體行走姿態(tài)具有良好的跟隨性，對(duì)下肢外骨骼機(jī)械結(jié)構(gòu)的髖關(guān)節(jié)和膝關(guān)節(jié)進(jìn)行了運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真。通過獲得的髖關(guān)節(jié)和膝關(guān)節(jié)的輸出角度數(shù)據(jù)對(duì)比說明了該裝置具有良好的跟隨性。

下肢外骨骼；機(jī)械結(jié)構(gòu)；球鉸裝置；液壓；仿真

1 相關(guān)研究與問題提出

下肢外骨骼助力機(jī)器人是一款可以穿戴在人體下肢的機(jī)械裝置，它既可用于增加人體的負(fù)載能力也可以幫助下肢癱瘓者進(jìn)行康復(fù)性訓(xùn)練。其設(shè)計(jì)技術(shù)涉及到機(jī)器人學(xué)、控制學(xué)、仿生學(xué)、機(jī)構(gòu)學(xué)、傳感技術(shù)等學(xué)科。由于下肢外骨骼機(jī)器人的應(yīng)用前景非常廣泛，目前已成為智能機(jī)器人研究的一個(gè)熱點(diǎn)[1-2]。

美國(guó)是最早研究下肢外骨骼機(jī)器人的國(guó)家之一[3],也是目前下肢外骨骼機(jī)器人研制最發(fā)達(dá)的國(guó)家之一，先后研制出HULC、XOS等機(jī)器人。日本筑波大學(xué)也推出了HAL系列助力機(jī)器人，它能幫助老年人和殘疾人行走等[4]。國(guó)內(nèi)的高校和研究院所也在積極研發(fā)，浙江大學(xué)、哈爾濱工業(yè)大學(xué)、中國(guó)科學(xué)院合肥智能研究所等均取得突破性研究成果[5]。

髖關(guān)節(jié)、膝關(guān)節(jié)和踝關(guān)節(jié)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)對(duì)下肢外骨骼機(jī)構(gòu)非常重要。……