截止2019年,我國(guó)下肢運(yùn)動(dòng)功能障礙患者人數(shù)超過(guò)8500萬(wàn)。目前,有些患者通過(guò)下肢外骨骼機(jī)器人進(jìn)行行走康復(fù)訓(xùn)練,而現(xiàn)有下肢外骨骼機(jī)器人存在行走穩(wěn)定性差的問(wèn)題,所以大多需要與拐杖配合使用,使用拐杖又會(huì)給下肢運(yùn)動(dòng)障礙患者造成行動(dòng)上的不便和心理上的不良影響。為了患者能在下肢外骨骼機(jī)器人的輔助下擺脫拐杖,進(jìn)行自由行走的康復(fù)訓(xùn)練,本論文對(duì)下肢外骨骼機(jī)器人的行走穩(wěn)定性問(wèn)題,通過(guò)運(yùn)動(dòng)學(xué)與動(dòng)力學(xué)模型的建立、行走穩(wěn)定性的分析、穩(wěn)定性控制算法的設(shè)計(jì)及其實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證進(jìn)行了研究。主要研究?jī)?nèi)容如下:（1）建立下肢外骨骼機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)與動(dòng)力學(xué)模型。基于D-H法構(gòu)建下肢外骨骼機(jī)器人正運(yùn)動(dòng)學(xué)模型,以求解擺動(dòng)腿末端軌跡曲線。提出了Jacobian的下肢外骨骼機(jī)器人逆運(yùn)動(dòng)學(xué)模型構(gòu)建方法,該方法的優(yōu)點(diǎn)是能夠快速獲取各個(gè)關(guān)節(jié)角度軌跡,實(shí)時(shí)性更強(qiáng)。基于Lagrangian法建立下肢外骨骼機(jī)器人動(dòng)力學(xué)模型,以求出各個(gè)關(guān)節(jié)角度和力矩之間的關(guān)系,為行走穩(wěn)定性控制提供理論基礎(chǔ)。通過(guò)Open Sim軟件仿真,驗(yàn)證了基于Jacobian法逆運(yùn)動(dòng)學(xué)模型的準(zhǔn)確性。對(duì)動(dòng)力學(xué)建模,仿真出髖關(guān)節(jié)、膝關(guān)節(jié)力矩變化曲線。（2）依據(jù)ZMP理論,提出了一種基于腳... 

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【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 選題背景與研究意義
    1.2 下肢外骨骼機(jī)器人研究現(xiàn)狀
        1.2.1 國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀
        1.2.2 國(guó)外研究現(xiàn)狀
    1.3 下肢外骨骼機(jī)器人關(guān)鍵問(wèn)題
    1.4 本文研究?jī)?nèi)容及章節(jié)安排
    1.5 本文創(chuàng)新點(diǎn)
第2章 下肢外骨骼機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)學(xué)與動(dòng)力學(xué)建模
    2.1 引言
    2.2 下肢外骨骼機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)學(xué)分析
        2.2.1 運(yùn)動(dòng)學(xué)概述
        2.2.2 位姿描述
        2.2.3 坐標(biāo)的齊次變換
        2.2.4 下肢外骨骼機(jī)器人各部分定義
        2.2.5 D-H方法
    2.3 下肢外骨骼機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)模型
        2.3.1 基于D-H參數(shù)的下肢外骨骼機(jī)器人正運(yùn)動(dòng)學(xué)模型
        2.3.2 基于Jacobian矩陣的下肢外骨骼機(jī)器人逆運(yùn)動(dòng)學(xué)模型
        2.3.3 下肢外骨骼機(jī)器人逆運(yùn)動(dòng)學(xué)模型驗(yàn)證仿真
    2.4 下肢外骨骼機(jī)器人動(dòng)力學(xué)模型
        2.4.1 Lagrangian法簡(jiǎn)介
        2.4.2 基于Lagrangian法的下肢外骨骼機(jī)器人動(dòng)力學(xué)模型
        2.4.3 下肢外骨骼機(jī)器人動(dòng)力學(xué)模型仿真
    2.5 本章小結(jié)
第3章 下肢外骨骼機(jī)器人的行走穩(wěn)定性分析
    3.1 引言
    3.2 行走穩(wěn)定性理論分析
        3.2.1 ZMP基礎(chǔ)理論分析
        3.2.2 ZMP坐標(biāo)傳統(tǒng)獲取方法
        3.2.3 基于腳底壓力的ZMP實(shí)時(shí)坐標(biāo)快速獲取法
        3.2.4 行走過(guò)程中腳底反作用力仿真
    3.3 基于ZMP的下肢外骨骼機(jī)器人行走穩(wěn)定性分析
        3.3.1 下肢外骨骼機(jī)器人不同時(shí)刻行走狀態(tài)的定義
        3.3.2 下肢外骨骼機(jī)器人行走觸發(fā)條件
    3.4 下肢外骨骼機(jī)器人行走動(dòng)作規(guī)劃
        3.4.1 下肢外骨骼機(jī)器人行走軌跡規(guī)劃
        3.4.2 下肢外骨骼機(jī)器人擺動(dòng)腿末端軌跡規(guī)劃
        3.4.3 下肢外骨骼機(jī)器人行走規(guī)劃軌跡仿真
    3.5 本章小結(jié)
第4章 下肢外骨骼機(jī)器人行走穩(wěn)定性控制
    4.1 引言
    4.2 下肢外骨骼機(jī)器人控制流程圖的分析
    4.3 雙腳觸地時(shí)的行走穩(wěn)定性控制策略的研究
        4.3.1 基于模糊PID的下肢外骨骼機(jī)器人行走穩(wěn)定性控制
        4.3.2 模糊控制器的設(shè)計(jì)
        4.3.3 模糊PID行走穩(wěn)定性控制MATLAB仿真
        4.3.4 擾動(dòng)下模糊PID行走穩(wěn)定性控制MATLAB仿真
    4.4 單腳觸地時(shí)的行走穩(wěn)定性控制策略的研究
        4.4.1 單腳觸地時(shí)的行走穩(wěn)定性控制策略
        4.4.2 基于滑模的下肢外骨骼機(jī)器人行走穩(wěn)定性控制
        4.4.3 基于滑模的下肢外骨骼機(jī)器人行走穩(wěn)定性控制仿真
        4.4.4 基于RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)滑模的下肢外骨骼機(jī)器人行走穩(wěn)定性控制
        4.4.5 基于RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)滑模的下肢外骨骼機(jī)器人行走穩(wěn)定性控制仿真
    4.5 本章小結(jié)
第5章 下肢外骨骼機(jī)器人實(shí)驗(yàn)平臺(tái)搭建及實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證
    5.1 引言
    5.2 下肢外骨骼機(jī)器人行走穩(wěn)定性采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)概述
    5.3 數(shù)據(jù)采集與硬件系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)
        5.3.1 硬件系統(tǒng)概述
        5.3.2 壓力數(shù)據(jù)采集
        5.3.3 角度數(shù)據(jù)的采集
    5.4 行走動(dòng)作模塊
        5.4.1 行走模塊的實(shí)現(xiàn)
    5.5 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證
    5.6 本章小結(jié)
第6章 總結(jié)與展望
    6.1 工作總結(jié)
    6.2 工作展望
參考文獻(xiàn)
在讀期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文及研究成果
致謝


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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碩士論文
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本文編號(hào)：3719548