近年來,隨著我國人口老齡化程度日益加劇,陪護人員數(shù)量也在增加,造成了人力資源的浪費,同時一些重體力、高頻率工作人員經(jīng)過長期勞作,身體出現(xiàn)了問題,導致生活質(zhì)量下降。因此考慮采用下肢外骨骼機器人來輔助勞動者工作,以減輕其勞動強度,減少重體力勞動者身體勞損。目前下肢外骨骼機器人存在較多技術(shù)難題,比如型大、體重、制造困難、助力性能難以評價等。本文在分析外骨骼機器人型大、本體重及制造困難等技術(shù)難題基礎(chǔ)上建立了輕型、可伸縮、踝關(guān)節(jié)被動氣彈簧驅(qū)動的下肢外骨骼機器人;基于助力外骨骼機器人助力性能難以評價難題建立了人機耦合模型,通過分析人體下肢肌肉力及肌肉能量代謝情況來判斷下肢外骨骼機器人對人體的助力作用。具體研究內(nèi)容如下:（1）針對目前外骨骼機器人體形大、本體重、制造困難等問題,本課題考慮髖、膝關(guān)節(jié)輕型驅(qū)動和踝關(guān)節(jié)氣彈簧被動驅(qū)動方式建立了輕型外骨骼機器人結(jié)構(gòu)模型。采用了可伸縮連桿作為下肢外骨骼機器人腿部機構(gòu),以滿足中國女子身高尺寸的第5百分位數(shù)和中國男子身高尺寸的第95百分位數(shù)之間的需求者,實現(xiàn)一機多用。（2）建立了下肢外骨骼機器人運動學和動力學模型并進行了理論分析�；贏DAMS平臺對兩種踝關(guān)節(jié)下肢... 

【文章來源】：蘭州理工大學甘肅省

【文章頁數(shù)】：81 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

1 最早的外骨骼人

碩士學位論文3圖1.1最早的外骨骼人圖1.2雷神公司XOS2圖1.3HULC機器人還有一些研究機構(gòu)如韓國漢陽大學、新加坡南洋理工大學、俄羅斯國防部第3中央研究所等也進行了相關(guān)研究。1.2.2國內(nèi)研究現(xiàn)狀國內(nèi)從2004年之后才開始對外骨骼機器人進行研究，起步較晚，大都集中于理論研究[27]。早期研究成果主要集中在高校與科研機構(gòu)中，如中國科學院深圳先進技術(shù)研究院、清華大學、浙江大學、哈爾濱工業(yè)大學、上海大學等。2006年，浙江大學基于人機耦合的層次式控制框架，采用氣動系統(tǒng)設(shè)計出一套外骨骼原型實驗系統(tǒng)[28]，其后對外骨骼機器人的控制系統(tǒng)進行了詳細設(shè)計[29]。在同一年，海軍航空工程學院設(shè)計完成了第一代外骨骼機器人[30]，其后采用了全新的設(shè)計思路，簡化了控制方法，于2008年推出了第二代外骨骼機器人[31]，在2009年又推出了第三代外骨骼機器人樣機[32]，在腰環(huán)、傳感靴、關(guān)節(jié)設(shè)計、結(jié)構(gòu)設(shè)計等方面都有了改進。圖1.4筑波大學HAL5圖1.5CEXO-WO3圖1.6火箭院機器人2018年世界機器人大會上，北京鐵甲鋼拳科技有限公司展示了三款其自主研發(fā)外骨骼機器人，包括全球首款手指具有動力的上肢外骨骼CEXO-01，腰部助力

碩士學位論文3圖1.1最早的外骨骼人圖1.2雷神公司XOS2圖1.3HULC機器人還有一些研究機構(gòu)如韓國漢陽大學、新加坡南洋理工大學、俄羅斯國防部第3中央研究所等也進行了相關(guān)研究。1.2.2國內(nèi)研究現(xiàn)狀國內(nèi)從2004年之后才開始對外骨骼機器人進行研究，起步較晚，大都集中于理論研究[27]。早期研究成果主要集中在高校與科研機構(gòu)中，如中國科學院深圳先進技術(shù)研究院、清華大學、浙江大學、哈爾濱工業(yè)大學、上海大學等。2006年，浙江大學基于人機耦合的層次式控制框架，采用氣動系統(tǒng)設(shè)計出一套外骨骼原型實驗系統(tǒng)[28]，其后對外骨骼機器人的控制系統(tǒng)進行了詳細設(shè)計[29]。在同一年，海軍航空工程學院設(shè)計完成了第一代外骨骼機器人[30]，其后采用了全新的設(shè)計思路，簡化了控制方法，于2008年推出了第二代外骨骼機器人[31]，在2009年又推出了第三代外骨骼機器人樣機[32]，在腰環(huán)、傳感靴、關(guān)節(jié)設(shè)計、結(jié)構(gòu)設(shè)計等方面都有了改進。圖1.4筑波大學HAL5圖1.5CEXO-WO3圖1.6火箭院機器人2018年世界機器人大會上，北京鐵甲鋼拳科技有限公司展示了三款其自主研發(fā)外骨骼機器人，包括全球首款手指具有動力的上肢外骨骼CEXO-01，腰部助力

【參考文獻】：
期刊論文
[1]下肢外骨骼康復機器人動力學分析與仿真[J]. 陳煒,王立柱,張林琰,馬利.  機械設(shè)計. 2018(04)
[2]穿戴式外骨骼康復輔具臨床應(yīng)用現(xiàn)狀分析[J]. 陳學斌,劉利榮,安崢,高敏,高海鵬.  科技導報. 2017(02)
[3]康復機器人與智能輔助系統(tǒng)的研究進展[J]. 侯增廣,趙新剛,程龍,王啟寧,王衛(wèi)群.  自動化學報. 2016(12)
[4]基于柔性氣壓驅(qū)動器的可穿戴式腰部助力機器人研究[J]. 李向攀,韓建海,郭冰菁,張彥斌,趙菲菲,則次俊郎.  自動化學報. 2016(12)
[5]多關(guān)節(jié)外骨骼助力機器人發(fā)展現(xiàn)狀及關(guān)鍵技術(shù)分析[J]. 宋遒志,王曉光,王鑫,汪陽.  兵工學報. 2016(01)
[6]運動生物力學仿真建模軟件LifeMOD和OpenSim的建模比較[J]. 戎科,錢競光.  南京體育學院學報(自然科學版). 2015(05)
[7]人體外骨骼服技術(shù)綜述[J]. 張向剛,秦開宇,石宇亮.  計算機科學. 2015(08)
[8]基于軟件OpenSim的人體運動建模理論及其應(yīng)用領(lǐng)域概述[J]. 宋和勝,錢競光,唐瀟.  醫(yī)用生物力學. 2015(04)
[9]基于仿生原理的節(jié)能減振類人機器人膝關(guān)節(jié)的設(shè)計[J]. 陳兵,駱敏舟,孫少明,王美玲,王琨.  機器人. 2014(02)
[10]基于OpenSim技術(shù)的跨欄跟腱仿真分析[J]. 李琳杰,成萬祥.  天津體育學院學報. 2013(06)

博士論文
[1]基于柔性傳動的助力全身外骨骼機器人系統(tǒng)研究[D]. 陳春杰.中國科學院大學(中國科學院深圳先進技術(shù)研究院) 2017

碩士論文
[1]氣動助力外骨骼機器人人機協(xié)同運動控制研究[D]. 陶俊.浙江大學 2018
[2]外骨骼機器人下肢增力機構(gòu)設(shè)計和仿真研究[D]. 王珺.浙江大學 2016
[3]下肢外骨骼機器人的設(shè)計與研究[D]. 李雁北.北京林業(yè)大學 2015
[4]多自由度下肢外骨骼控制系統(tǒng)研究[D]. 劉志娟.浙江大學 2011
[5]仿生外骨骼式下肢康復機器人研究[D]. 孔祥戰(zhàn).河北工業(yè)大學 2011
[6]可穿戴式的下肢步行外骨骼控制機理研究與實現(xiàn)[D]. 牛彬.浙江大學 2006



本文編號：3519010