下肢外骨骼助力系統(tǒng)設(shè)計及仿真優(yōu)化分析.pdf

1、下肢外骨骼助力系統(tǒng)是一套可穿戴式機器人，通過安裝在人體運動節(jié)點的傳感器來檢測人體運動信息，進而控制機器人的運動，使其能夠協(xié)助無法順利行走的人恢復(fù)行走的能力。本課題所設(shè)計的機器人是一種模仿人體行走的仿生機器人，在設(shè)計過程中通過擬人化思想能夠使外骨骼機器人的下肢與人體下肢有機的融合，使其擁有人體行走的特點和相似的生理結(jié)構(gòu)。
　　本研究課題綜合了國內(nèi)外的研究背景及未來的發(fā)展方向，通過調(diào)研現(xiàn)有的幾款下肢外骨骼機器人，進行綜合比較分析，確立

2、了該系統(tǒng)的設(shè)計方案，包括下肢外骨骼的整體模型和控制方案。本課題所設(shè)計的兩款外骨骼機器人，其中一款相比較現(xiàn)有的具有助行減壓的功能。另一款具備結(jié)構(gòu)簡單，功能齊全，易于穿戴的特點。兩款外骨骼機器人在功能上都能滿足設(shè)計要求。
　　論文首先分析和討論了人體運動機理及外骨骼結(jié)構(gòu)形態(tài)，結(jié)合機器人的設(shè)計要求，確定外骨骼自由度以及其整體方案的構(gòu)型。然后，確定外骨骼機器人的驅(qū)動機構(gòu)，以及驅(qū)動機構(gòu)的布置，然后分析整體方案的可行性。
　　其次在三維

3、建模軟件Pro/E中建立下肢外骨骼機器人零件的三維模型。然后再導(dǎo)入仿真軟件ADAMS中建立下肢外骨骼機器人樣機模型。利用仿真軟件對該機構(gòu)進行仿真，通過仿真可以得到相關(guān)節(jié)點的驅(qū)動力參數(shù)及運動軌跡。然后利用Simulink軟件分析外骨骼機器人的運動姿態(tài)繼而提出控制方案。通過仿真分析結(jié)果可以優(yōu)化約束位置，最大限度的減少人機干涉和優(yōu)化驅(qū)動機構(gòu)的整體布置，為下肢外骨骼機器人設(shè)計打下堅實的基礎(chǔ)。
　　最后，將三維模型導(dǎo)入ANSYS靜力學(xué)分析軟