【摘要】：下肢康復(fù)外骨骼能幫助下肢運(yùn)動(dòng)能力喪失的患者以及有行走障礙的老弱病患者進(jìn)行康復(fù)訓(xùn)練和助力行走,恢復(fù)其喪失的運(yùn)動(dòng)能力。套索人工肌肉驅(qū)動(dòng)方式是利用套索傳動(dòng)特性并基于Hill肌肉模型理論的一種新型驅(qū)動(dòng)方式,本課題的目標(biāo)在采用套索人工肌肉驅(qū)動(dòng)方式設(shè)計(jì)出幫助這些下肢有行走障礙的患者進(jìn)行下肢康復(fù)訓(xùn)練和日常生活助力助行的下肢康復(fù)外骨骼。首先,本課題對(duì)人體下肢運(yùn)動(dòng)機(jī)理進(jìn)行研究,同時(shí)論述了Hill型肌肉模型理論以及基于該理論的套索人工肌肉模型理論,并且設(shè)計(jì)了用于人體下肢運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)采集的輕質(zhì)關(guān)節(jié)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。其次,基于人體下肢機(jī)理研究以及套索人工肌肉模型理論研究的基礎(chǔ)上,提出了下肢康復(fù)外骨骼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)總體要求,并且具體分析了外骨骼各關(guān)節(jié)自由度的分配,然后采用套索人工肌肉驅(qū)動(dòng)方式設(shè)計(jì)出外骨骼的整機(jī)結(jié)構(gòu)三維造型,完成下肢康復(fù)外骨骼的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì),同時(shí)對(duì)套索傳動(dòng)路徑優(yōu)化理論進(jìn)行了研究,對(duì)典型關(guān)節(jié)的套索傳遞路徑進(jìn)行優(yōu)化,并推廣至一般連桿和關(guān)節(jié)組合機(jī)構(gòu)套索驅(qū)動(dòng)形式其路徑的優(yōu)化。然后,對(duì)下肢康復(fù)外骨骼進(jìn)行建模分析,主要基于D-H坐標(biāo)系建立下肢康復(fù)外骨骼的關(guān)節(jié)坐標(biāo)系以及正運(yùn)動(dòng)學(xué)模型,并采用幾何法和蒙特卡洛法分析外骨骼的工作空間,在套索傳動(dòng)理論和雙套索傳動(dòng)理論的基礎(chǔ)上對(duì)套索人工肌肉模型理論進(jìn)行建模分析,研究下肢康復(fù)外骨骼驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的特性。最后,本文介紹了下肢康復(fù)外骨骼系統(tǒng),包括外骨骼樣機(jī)實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ?外骨骼控制策略以及外骨骼硬件結(jié)構(gòu),對(duì)設(shè)計(jì)的下肢康復(fù)外骨骼系統(tǒng)進(jìn)行軌跡跟蹤性能試驗(yàn),結(jié)果驗(yàn)證外骨骼系統(tǒng)良好的軌跡跟蹤,并且針對(duì)設(shè)計(jì)的下肢康復(fù)外骨骼存在的不足,提出了改進(jìn)意見(jiàn)和方案。
【學(xué)位授予單位】：東南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類(lèi)號(hào)】：TH77
【圖文】：

圖 1-1 基于套索的 Hill 型人工肌肉模型采用“套索人工肌肉傳動(dòng)”，助力/康復(fù)外骨骼的傳動(dòng)路徑由可任意變形的剛性或柔與軟索構(gòu)成，從而使得康復(fù)裝置的主體結(jié)構(gòu)可以根據(jù)人體形態(tài)和肌肉力傳遞路徑穿戴舒適性。該“套索人工肌肉”既擁有套索傳遞力大、路徑細(xì)小靈活，又具有串

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