本文關(guān)鍵詞：外骨骼康復(fù)機(jī)器人步態(tài)規(guī)劃及穩(wěn)定性分析

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【摘要】：可穿戴式下肢外骨骼康復(fù)機(jī)器人是一種結(jié)合先進(jìn)機(jī)器人技術(shù)和醫(yī)療康復(fù)理念的穿戴于身體外側(cè)的機(jī)械裝備。本文面向下肢功能障礙患者的康復(fù)治療,設(shè)計(jì)出一款能帶動(dòng)患者直立、穩(wěn)定行走的外骨骼康復(fù)機(jī)器人。本文在了解國(guó)內(nèi)外康復(fù)醫(yī)學(xué)、外骨骼機(jī)器人、擬人雙足機(jī)器人等相關(guān)領(lǐng)域的研究現(xiàn)狀,掌握結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、機(jī)器人運(yùn)動(dòng)分析和步態(tài)規(guī)劃的前沿方法的前提下,完成如下幾個(gè)方面的工作:1、外骨骼系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì):本文參照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)人體身高統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù),選用低密度鋁合金材料,應(yīng)用solidworks三維建模,設(shè)計(jì)了一款適用性廣泛的外骨骼機(jī)器人,具有前向行走和小范圍移動(dòng)避障功能。該款機(jī)器人采用盤(pán)式伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng),面向身高范圍150cm-190cm的具有任意肩高、腿長(zhǎng)、腰圍,體重極限100kg的人群。該外骨骼機(jī)器人與人體下肢關(guān)節(jié)同軸度高,運(yùn)動(dòng)范圍適中,具有保護(hù)功能,不會(huì)受環(huán)境影響而超出人體運(yùn)動(dòng)極限,具有較高的安全系數(shù)。2、外骨骼系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)分析:本論文基于D-H坐標(biāo)轉(zhuǎn)換法,建立機(jī)器人雙側(cè)下肢6自由度D-H模型,得到正逆運(yùn)動(dòng)學(xué)模型,并通過(guò)MATLAB Robotics工具箱進(jìn)行驗(yàn)證。利用拉格朗日方法對(duì)此系統(tǒng)進(jìn)行動(dòng)力學(xué)分析,為控制系統(tǒng)搭建提供依據(jù)。3、外骨骼機(jī)器人步態(tài)規(guī)劃:本文基于ZMP穩(wěn)定性理論和多項(xiàng)式數(shù)學(xué)模型的步態(tài)規(guī)劃方法,得到符合健康人體運(yùn)動(dòng)形式,穩(wěn)定性良好的步行方案。最后給出基于ZMP理論的在線步態(tài)調(diào)整方案。
【學(xué)位授予單位】：南京理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類(lèi)號(hào)】：TP242

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本文編號(hào)：1305694