立起下肢外骨骼机器人电液伺服控制系统研究

发布时间：2024-04-11 19:47

　　下肢外骨骼机器人可以模仿生物界的外骨骼,是一种自动化程度高的机电(液、气)设备。在医疗领域,下肢外骨骼机器人主要被用于康复治疗上,可以辅助康复下肢运动功能障碍患者恢复下肢基础功能。实现下肢运动功能基本康复的首要任务,就是使得只能呈坐姿的患者实现站立起来的过程。通过分析下肢外骨骼机器人的国内外研究现状以及不足,设计了一种立起下肢外骨骼机器人。本研究工作以立起下肢外骨骼机器人为研究对象,从机械结构、工作原理、运动建模、液压驱动系统功能和电液伺服系统性能等方面进行深入研究;结合立起下肢外骨骼机器人和电液伺服系统的功能要求,设计合理高效的控制系统,并对其进行AMESim/Simulink联合仿真,以确保立起下肢外骨骼机器人可靠性。以下为研究的主要内容:首先,本文通过对人体立起过程的进行分析,研究人体下肢关节的运动形式、基本结构和关节转动角度变化范围,明确立起下肢外骨骼机器人的工作需求,设计立起下肢外骨骼机器人的机械结构;推导得出髋关节、膝关节转动角度与液压驱动系统输出位移的关系表达式;由此对立起下肢外骨骼机器人运动学和动力学进行分析,利用ADAMS软件得到立起过程中各个关节的驱动力矩变化情况。...

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【部分图文】：

图1-5ELEBOTexoskeleton

浙江大学的欧阳小平团队研发的助力型外骨骼实验平台样机如图1-6所示,该机器人的动力系统提高了功率输出能力,可以使得机器人长时间工作。该样机集成了高功率密度混合动力源[38],其主要包括小型发动机驱动的高速液压泵和小型发电机,集成度高。其中高速液压泵用于驱动下肢伺服液压作动器,而小....

图1-6浙江大学样机

图1-5ELEBOTexoskeleton东南大学研发的动力辅助外骨骼SPAEX样机如图1-7所示,SPAEX样机下肢各关节依靠套索和液压驱动[36],并且穿戴者只需要在腰部和踝关节处与样机绑定,减少了来自液压驱动外骨骼机器人对人体自主运动的限制。SPAEX样机可以通过传感器....

图1-7SPAEX

电子科技大学的航空航天学院研发的液压驱动助力下肢外骨骼机器人实验平台样机如图1-8所示,该机器人的液压源为直流电机驱动的齿轮泵,系统压力达到11MPa。通过液压回路来进行调压过滤,随后提供液压油给下肢关节作动器;该关节作动器为伺服阀控制的液压缸,从而对膝关节进行驱动。该样机通过位....

图1-8电子科技大学样机

图1-7SPAEX1.4课题主要研究内容

本文编号：3951052