隨著自動(dòng)控制工程、材料學(xué)及傳感器等學(xué)科的發(fā)展,對(duì)外骨骼機(jī)器人的研究取得了很大的進(jìn)展,而負(fù)重外骨骼機(jī)器人作為其重要分支,也取得了一些階段性的成果,它不僅可以保護(hù)和支撐人體,還可以增強(qiáng)人的負(fù)重能力、耐力與速度。盡管如此,仍存在諸多的瓶頸限制著負(fù)重外骨骼的發(fā)展,如動(dòng)力不足,持續(xù)工作時(shí)間短;人機(jī)交互性差;系統(tǒng)穩(wěn)定性差,易發(fā)生傾倒等。本文對(duì)可穿戴式負(fù)重外骨骼的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與優(yōu)化方法進(jìn)行了深入研究,主要完成了下列工作:通過分析人體下肢的生理結(jié)構(gòu)、運(yùn)動(dòng)機(jī)理與步態(tài),完成自由度劃分、驅(qū)動(dòng)關(guān)節(jié)的配置以及驅(qū)動(dòng)方式的選擇,利用SolidWorks軟件為負(fù)重外骨骼機(jī)器人建立虛擬樣機(jī)。采用改進(jìn)的D-H法對(duì)負(fù)重外骨骼進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)正解分析,并分別運(yùn)用MATLAB和Adams軟件對(duì)其進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真與分析,得到下肢末端軌跡曲線和各關(guān)節(jié)的角度、角速度、角加速度變化曲線,分別對(duì)處于單腿支撐階段和雙腿支撐階段的外骨骼進(jìn)行靜力學(xué)分析,得到支撐腿各關(guān)節(jié)的關(guān)節(jié)靜力矩。運(yùn)用牛頓-歐拉迭代動(dòng)力學(xué)算法推導(dǎo)出負(fù)重外骨骼的動(dòng)力學(xué)方程,并分別運(yùn)用MATLAB和Adams軟件對(duì)該模型進(jìn)行動(dòng)力學(xué)仿真,得到各關(guān)節(jié)的驅(qū)動(dòng)力矩變化圖,通過對(duì)比驗(yàn)證了動(dòng)力學(xué)求解過... 

【文章來源】：山東科技大學(xué)山東省

【文章頁數(shù)】：99 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

圖１－１外骨豁原型機(jī)哈迪曼（Ｈａｒｄｉｍａｎ）??Ｆｉｇ．?１－１?Ｅｘｏｓｋｅｌｅｔｏｎ?ｐｒｏｔｏｔｙｐｅ?Ｈａｒｄｉｍａｎ??

作［２７－２９］〇??ｆ?Ｅ??圖１－２美國(guó)加州大學(xué)伯克利分校ＢＬＥＥＸ樣機(jī)??Ｆｉｇ．?１－２?Ａ?ＢＬＥＥＸ?ｐｒｏｔｏｔｙｐｅ?ａｔ?ｔｈｅ?ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ?ｏｆ?Ｃａｌｉｆｏｒｎｉａ，?Ｂｅｒｋｅｌｅｙ??２００９年，加州大學(xué)的伯克利分校和洛克希德馬丁公司合作研制的ＨＵＬＣ外骨??骼機(jī)器人在軍事上得到應(yīng)用，如圖１－３所示，ＨＵＬＣ具有較強(qiáng)的續(xù)航能力，空載時(shí)??能持續(xù)工作２４小時(shí)，在最大負(fù)載９０公斤的情況下能以４．８Ｋｍ／ｈ的速度持續(xù)行走１??小時(shí)，可節(jié)省穿戴者１５％的體能，其結(jié)構(gòu)精簡(jiǎn)，承載效率高，特別適合應(yīng)用于軍??事野外作戰(zhàn)［３（）］。??Ｔｈ＾?ｉｎｃｒｅｄｉｌｄｅ?ＨＵＬＣ?／?＊？？＞＊？＊?？＊＞？?？＊＊?ｋ？．ｃ??？？？－?ｗ?＼?，?ｖ?＇徽?■＊＊＊－■＜?，??

Ｆｉｇ．?１－２?Ａ?ＢＬＥＥＸ?ｐｒｏｔｏｔｙｐｅ?ａｔ?ｔｈｅ?ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ?ｏｆ?Ｃａｌｉｆｏｒｎｉａ，?Ｂｅｒｋｅｌｅｙ??２００９年，加州大學(xué)的伯克利分校和洛克希德馬丁公司合作研制的ＨＵＬＣ外骨??骼機(jī)器人在軍事上得到應(yīng)用，如圖１－３所示，ＨＵＬＣ具有較強(qiáng)的續(xù)航能力，空載時(shí)??能持續(xù)工作２４小時(shí)，在最大負(fù)載９０公斤的情況下能以４．８Ｋｍ／ｈ的速度持續(xù)行走１??小時(shí)，可節(jié)省穿戴者１５％的體能，其結(jié)構(gòu)精簡(jiǎn)，承載效率高，特別適合應(yīng)用于軍??事野外作戰(zhàn)［３（）］。??Ｔｈ＾?ｉｎｃｒｅｄｉｌｄｅ?ＨＵＬＣ?／?＊？？＞＊？＊?？＊＞？?？＊＊?ｋ？．ｃ??？？？－?ｗ?＼?，?ｖ?＇徽?■＊＊＊－■＜?，??，一、一嫩＜物一?細(xì)版仏￣?ｌ??ｒ＾ｒｒ＊?物?ｔ??ｒｎｍ＾：?；??Ｈｌ＾＿??圖１－３?ＨＵＬＣ下肢外骨骼樣機(jī)??Ｆｉｇ．?１－３?ＨＵＬＣ?ｌｏｗｅｒ?ｌｉｍｂ?ｅｘｏｓｋｅｌｅｔｏｎ?ｐｒｏｔｏｔｙｐｅ??２００８年，美國(guó)的Ｓａｒｃｏｓ公司也成功開發(fā)出一套全身型的外骨骼機(jī)器人ＸＯＳ－ｌ，??如圖１－４?（ａ）所示，它以兩塊重為３６千克的聚合物電池為動(dòng)力源，以比較先進(jìn)的??旋轉(zhuǎn)式液壓驅(qū)動(dòng)器為執(zhí)行器［３１

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]助力型下肢外骨骼機(jī)器人現(xiàn)狀及展望[J]. 歐陽小平,范伯騫,丁碩.  科技導(dǎo)報(bào). 2015(23)
[2]美軍外骨骼裝備研究及應(yīng)用[J]. 牛貴君.  軍事體育學(xué)報(bào). 2013(03)
[3]外骨骼機(jī)器人的研究發(fā)展[J]. 柴虎,侍才洪,王賀燕,張坤亮,楊康健,趙潤(rùn)洲,張西正.  醫(yī)療衛(wèi)生裝備. 2013(04)
[4]能量輔助骨骼服的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)[J]. 楊智勇,歸麗華,張靜,方登建.  山東科技大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2012(05)
[5]2010年第六次全國(guó)人口普查主要數(shù)據(jù)公報(bào)（第1號(hào)）[J].   中國(guó)計(jì)劃生育學(xué)雜志. 2011(08)
[6]外骨骼機(jī)器人發(fā)展趨勢(shì)研究[J]. 李會(huì)營(yíng),王惠源,張鵬軍,趙鑫,李傳才.  機(jī)械工程師. 2011(08)
[7]康復(fù)機(jī)器人技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀及關(guān)鍵技術(shù)分析[J]. 呂廣明,孫立寧,彭龍剛.  哈爾濱工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào). 2004(09)

博士論文
[1]基于sEMG與交互力等多源信號(hào)融合的下肢外骨骼康復(fù)機(jī)器人及其臨床實(shí)驗(yàn)研究[D]. 范淵杰.上海交通大學(xué) 2014
[2]基于外骨骼技術(shù)的機(jī)器人遠(yuǎn)程控制[D]. 李曉明.浙江大學(xué) 2004

碩士論文
[1]氣動(dòng)外骨骼助力機(jī)器人嵌入式控制系統(tǒng)研究[D]. 姚旭平.浙江大學(xué) 2017
[2]外骨骼機(jī)器人運(yùn)動(dòng)優(yōu)化與腦機(jī)控制[D]. 徐鵬.華南理工大學(xué) 2016
[3]下肢助力外骨骼機(jī)器人的研究[D]. 彭延云.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2016
[4]助力外骨骼機(jī)器人隨動(dòng)控制算法設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D]. 盧軍.電子科技大學(xué) 2016
[5]基于嵌入式系統(tǒng)的下肢外骨骼機(jī)器人控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[D]. 管政.華南理工大學(xué) 2016
[6]仿生下肢外骨骼機(jī)器人關(guān)鍵零件可靠性分析[D]. 石虎.電子科技大學(xué) 2016
[7]下肢外骨骼機(jī)器人結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與仿真分析[D]. 邵子宴.揚(yáng)州大學(xué) 2016
[8]下肢外骨骼康復(fù)機(jī)器人結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及控制方法研究[D]. 周海濤.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2015
[9]下肢外骨骼動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性分析與步態(tài)跟蹤控制研究[D]. 吳昌偉.中南大學(xué) 2014
[10]面向緊急救援的可穿戴式下肢外骨骼設(shè)計(jì)研究[D]. 吳佳.浙江大學(xué) 2014



本文編號(hào)：3366284