人体下肢外骨骼系统分析与设计

admin · 发表于 2023-10-18 16:15:25

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人体外骨骼助力系统是一种可穿戴的机器装置，由机械、动力、控制等装置组成，可辅助增强人体相应部位的运动功能。外骨骼技术属于特种机器人研究领域，它将人类的智力和机器人的“体力”结合在了一起，依靠人的智力来控制机器人动作，通过机器人动作来完成仅靠人的自身能力无法单独完成的任务，可用于行军助力，防火救灾，医疗辅助等多种用途。本课题的研究基于军事战略的需求，以行走负重助力为主要目标，进行人体下肢外骨骼助力系统的分析与设计，用于演示验证，为2020年前后我军第二代士兵系统型号研制打下基础。论文首先通过运动生物力学的方法对人体下肢运动机理进行分析，确定下肢运动中的力学原理及关键特征信息，并据此设计综合实验测量平台，获得相关运动参数并做进一步分析；根据分析所得结论与实验获得参数，采用虚拟设计技术展开人体下肢外骨骼实验原理样机的系统设计，完成拟人化的机械骨架搭建，选用液压驱动方案并进行系统参数设计和计算，采用弱控制策略，设计控制算法，实现系统功能；对完成的实验原理样机进行性能测试，有效地实现负重助力功能，并可进行不同速度行走、上下楼梯、下蹲等基本下肢动作；在测试的基础上进行优化改进，加强系统的负载能力以及动作柔顺性、多样性。作为实验原理样机，该系统以基本功能实现、原理验证和性能探索为主要目标，也为下一步更深入研究探索外骨骼技术提供实验平台。

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