助力型外骨骼機(jī)器人是一種能夠通過驅(qū)動模塊增強(qiáng)人體肌肉能力的可穿戴式設(shè)備,其在軍事作戰(zhàn)、醫(yī)療康復(fù)及工業(yè)搬運(yùn)等場合有著廣泛的應(yīng)用。在外骨骼研究領(lǐng)域,人體運(yùn)動趨勢的檢測及人機(jī)耦合控制一直屬于熱門研究方向。本文主要從類人化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、傳感系統(tǒng)與步態(tài)識別、動力學(xué)與控制及樣機(jī)搭建與實(shí)驗(yàn)方面對下肢外骨骼機(jī)器人進(jìn)行研究。首先,基于對人體生理結(jié)構(gòu)及運(yùn)動特性的分析,得到類人化下肢外骨骼機(jī)器人設(shè)計(jì)的指標(biāo),并針對該指標(biāo)對下肢外骨骼的各部分進(jìn)行設(shè)計(jì),其中髖關(guān)節(jié)、膝關(guān)節(jié)矢狀面內(nèi)的伸屈設(shè)計(jì)為主動自由度,并在驅(qū)動關(guān)節(jié)安裝串聯(lián)彈性驅(qū)動器,增加關(guān)節(jié)的柔性,髖關(guān)節(jié)外展/內(nèi)收安裝重力平衡彈簧,減輕人體負(fù)重感,膝關(guān)節(jié)設(shè)計(jì)為異構(gòu)型,以防止出現(xiàn)雅可比矩陣奇異,踝關(guān)節(jié)設(shè)計(jì)為遠(yuǎn)心機(jī)構(gòu),使人機(jī)的旋轉(zhuǎn)軸重合。為了滿足控制算法的要求,設(shè)計(jì)了下肢外骨骼機(jī)器人的傳感系統(tǒng),包括關(guān)節(jié)角度、力矩檢測及姿態(tài)位置檢測,并提出了基于運(yùn)動末端的人機(jī)交互檢測策略。同時基于Kalman濾波器對多傳感器信息進(jìn)行融合,濾除干擾信號,并對人體意圖進(jìn)行預(yù)測,以彌補(bǔ)控制算法的滯后性。本文對人體運(yùn)動步態(tài)進(jìn)行分析,對支撐相做了詳細(xì)的劃分,對應(yīng)地設(shè)計(jì)了新型的足底信息檢測裝置,提出了...

【文章頁數(shù)】：77 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

骨骼機(jī)器人系統(tǒng)國內(nèi)外研究現(xiàn)狀骨骼機(jī)器人系統(tǒng)國外研究現(xiàn)狀骨骼的研究在國外起步較早，技術(shù)已有一定積累，目括三個方面：第一類是為正常人設(shè)計(jì)的、旨在增強(qiáng)穿戴體機(jī)能的助力設(shè)備，這一類型的外骨骼機(jī)器人可用于重等活動；第二類是為殘疾人、中風(fēng)或脊柱損傷病人骨骼機(jī)器人能夠幫助患者完成自身難以完成的....

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文自由度、膝關(guān)節(jié)一自由度、踝關(guān)節(jié)三自由度。由于BLEEX系統(tǒng)的缺陷表現(xiàn)在自身重量大、運(yùn)動范圍小雖然負(fù)載質(zhì)量能夠傳遞到地面上，但是外骨骼機(jī)器了穿戴者的運(yùn)動慣性。其控制器是根據(jù)穿戴者的微現(xiàn)運(yùn)動跟隨，因此機(jī)器人驅(qū)動單元的反應(yīng)與人體運(yùn)

響了穿戴者的運(yùn)動慣性。其控制器是根據(jù)穿戴者的微小實(shí)現(xiàn)運(yùn)動跟隨，因此機(jī)器人驅(qū)動單元的反應(yīng)與人體運(yùn)動圖1-2伯克利下肢外骨骼得DARPAEHPA資助的項(xiàng)目為XOS，由Sarcos公司參。XOS是一款使用液壓驅(qū)動的全身助力性外骨骼機(jī)器人電需求，XOS并不是完全的可穿....

圖1-4HULC軍用動力外骨骼系統(tǒng)筑波大學(xué)的混合助力機(jī)器人（HAL，HybridAssistiveLimb）的設(shè)幫助脊柱損傷病人和中風(fēng)病人[9]-[10]，如圖1-5所示。HAL最典型檢測到的EMG信號來控制機(jī)器人，而對于關(guān)節(jié)力矩來說EMG信，同時相比與運(yùn)....

本文編號：4008314