穿戴式下肢外骨骼机构分析与设计.pdf

北京工业大学硕士学位论文窒夔式王照处置螫扭构佥逝量逡让2题英文并列‘、●1856j目艺至荩业：扭越剑造区墓自动丝扭墨厶蕉苤奎剑丝麴拯研究生姓名：专一研究方向：导师：．职称：分类号：TP24．2单位代码：10005学密ANALYSISANDDESIGNOFWEARABLELOwEREXTREMITYEXOSKELETON垫iQ生堇旦号：$200701092级：公开授予单位名称和地址j壁塞至些太堂j竖塞麴田匡垩巫国!鲤呈论文报告提交日期学位授予日期
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铆签名：兰物缉n期：业㈣删㈣㈣789jcji岑芗独创性声明Y1关于论文使用授权的说明本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得北京工业大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。本人完全了解北京工业大学有关保留、使用学位论文的舰定，即：学校有权保留送交沦文的复印件，允许论文被查阅和借阅；学校可以公布论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。(保密的论文在解密后应遵守此规定)签名：

摘要本论文研究穿戴型下肢外骨骼机器人机构。所研究的外骨骼是一种可以穿戴于人体的机械装置。这种外骨骼依靠人的运动信息来控制机器人，通过机器人来完成仅靠人的自身能力无法单独完成的远行、负重等任务。这种外骨骼也可以用来检测人体运动信息，作为康复医疗器械使用。下肢穿戴外骨骼机器人是一种具有双足步行特征的典型的人机一体化系统。论文查阅了国内外相关研究的文献资料，调研了国内、外相关研究的背景情况、研究进展和未来的发展方向。总结了穿戴型下肢外骨骼机器人的主要研究内容和所需解决的关键问题。通过查阅人体运动学，骨骼外科学等方面的资料，分析了人体下肢骨骼模型和下肢骨骼的运动机构特征，步行运动的序列，步行过程中的关节功能等，建立了下肢骨骼模型，分析了运动学、关节轨迹等特征。本文讨论和分析了下肢外骨骼构型及其运动学，重点论述了外骨骼机构的自由度选取、关节布位及其构型方案。对穿戴机构的构型进行了运动学分析和优化。在外骨骼穿戴运动学分析基础上提出了一种连杆参数优化评价方法。分析对比了目前几种典型的外骨骼的构型设计。按照构型设计方法设计了外骨骼的两种构型方案，分析了方案存在的穿戴偏差补偿问题，并针对构型进行了三维模型设计。最后针对设计的人体下肢模型和外骨骼模型，通过软件接口完成了仿真坏境下的穿戴模型设置。基于ADAMS软件仿真，通过仿真运动获取相关参考点的运动和误差结果，分析了关节参考点的位姿偏差、约束位置优化及人机干涉、有限位置连杆参数的优化，踝部关节布位参数对穿戴的脚部偏差的影响等。通过较系统的仿真分析得出了一些结论，为外骨骼机构设计提供了有效的参考。关键词穿戴外骨骼；助力机器人；机构设计；仿真分析摘璎
ThisABSTRACTinformation，andkinematics，jointtrajectorythroughjointconfiguration．Basedandtypicaldesigned-configurationconfigurationsconfigurations．designankleanalyzeexoskeleton，iointkinematics’analysisthree—dimensionalADAMSrelevanthuman—machineresearchedkindextremityrobot．Themechanismmatchthehumanmotioninformationaccomplishtaskscompletedrehabilitationmedicaldevices．Lowerman．．machinewithsomesummarizedhomeabroad，researchdirectiondevelopmentkeyneededbewearablelimbbonesmodelbodykinematics，bonesurgery,thefeatures，sequencefunctionsmadeoptimizationofabovemethodparameters，analyzedcomparedcompensationprograms．ThenFinally,forlowermodel，ithuman—exoskeletonsoftwaresimulationenvironment．Andbasedsimulation，theobtainedmovementreferenceoptimization