仿生下肢外骨骼機器人結構設計及可靠性分析.pdf

1、仿生下肢外骨骼機器人是目前穿戴式設備中的熱門研究對象，它是一種能夠使人在負重的條件下長距離行走的人機一體化系統(tǒng)。它通過模擬人體下肢的骨骼結構、關節(jié)轉動和肌肉運動對人體提供額外的動力，可以給穿戴者下肢起到支撐、保護和助力等作用。
　　下肢外骨骼機器人由于是人體穿戴式設備，裝置的擬人化是下肢外骨骼設計的主要問題。然而，下肢外骨骼在實際應用中由于機構的運動不確定性因素的存在，從而影響人體穿戴的安全性和舒適性，因此裝置的運動精度可靠性分析

2、是設計之后的可靠性分析問題。本文針對這兩個問題，通過對人體下肢結構的分析、對擬人化下肢外骨骼的建模和設計優(yōu)化以及利用機構可靠性理論分析其運動精度可靠性這三個方面進行闡述。本文的研究內容主要包括：
　?。?）通過對人體下肢各體段的相關參數分析，利用SolidWorks建立人體CAD模型，并應用 ADAMS動力學軟件對其進行動力學仿真，得到人體下肢的關節(jié)力矩，為下肢外骨骼的驅動器選型提供參考數據。同時，對人體下肢進行運動學分析與建模，

3、并驗證數學模型的正確性，將對下肢外骨骼的運動精度可靠性分析提供理論基礎。
　?。?）通過對人體下肢的相關參數和下肢外骨骼機器人的工作原理進行分析，形成初步的機構設計方法。為了減少下肢外骨骼的能源消耗，利用遺傳算法，對下肢外骨骼的簡化模型進行尺寸優(yōu)化，并基于優(yōu)化后的數據建立下肢外骨骼的物理模型，計算出液壓缸行程數據，參考該數據及人體下肢關節(jié)力矩完成液壓缸的選型。
　?。?）通過參考機構運動精度可靠性理論，總結機構運動瞬時可靠性