助力下肢外骨骼直立行走过程研究

发布时间：2021-06-01 02:49

　　助力下肢外骨骼在行走过程的各关节角的运动学规律是研究下肢助力外骨骼的关键,其行走动作与人体行走动作有着高度的偕行性。通过光学捕捉系统结合高速摄像机获得人体不同状态下行走动作的空间坐标点,建立人体行走的棍图模型,基于MATLAB平台拟合负重为0kg、10kg、30kg行走速度为3km/h、4km/h、6km/h的关节角运动学方程,结合西南交通大学第二代助力下肢外骨骼计算膝关节处驱动液压缸的线速度及线加速度。实验结果为液压缸的选型、驱动控制系统的设计提供了理论基础。 

【文章来源】：机械设计与制造. 2020,(06)北大核心

【文章页数】：4 页

【部分图文】：

人体行走动作棍图

实验研究发现，人体行走主要是在矢状面内的运动轨迹，在额状面和水平面的运动较小，简化模型忽略其影响。为方便研究，将下肢外骨骼机器人简化成球棍图模型，如图1所示。H、S、P、K、A、HE、T分别为头、肩、髋、膝、踝、脚后跟、脚趾。初始状态是人体呈站立状，左脚向前跨步（以左脚先跨步为例），同时人体重心前移，左脚落地后作为支撑脚，右脚再向前跨步，依次循环，基于运动生物学步态划分RLA法，将人体行走动作划分为支撑周期和摆动周期，如图2所示。图2 人体行走动作棍图

负重0kg行走动作特征角

【参考文献】：
期刊论文
[1]下肢外骨骼机器人结构设计和动力学仿真[J]. 杨宗林,曾亿山,王善杰.  机械设计与制造. 2016(01)
[2]基于人体特殊步态分析的下肢外骨骼机构设计[J]. 贾山,韩亚丽,路新亮,徐旭,王兴松.  机器人. 2014(04)
[3]基于人体生物力学的低功耗踝关节假肢的设计与仿真[J]. 韩亚丽,贾山,王兴松.  机器人. 2013(03)
[4]可穿戴式下肢助力机器人运动学分析与仿真[J]. 吴宝元,余永,许德章,吴仲城,陈峰.  机械科学与技术. 2007(02)
[5]人机工程学的应用与发展[J]. 王秀玲.  机械设计与制造. 2007(01)



本文编号：3209515