下肢外骨骼机器人的动力学分析及仿真

阐述了正常人体的行走步态及稳定性.构建了人体七杆模型,对其进行了动力学分析.介绍了人体特性参数.利用Solidworks软件建立了下肢外骨骼机器人的三维装配体模型,并导入ADAMS软件中进行仿真研究.通过仿真结果,不仅验证了理论分析的正确性,也得到了各个关节的力矩变化规律及大小.同时,为其控制系统设计和电机选型提供了重要的理论依据.     

单电机线驱动多指柔性外骨骼机械手设计

为使外骨骼机械手的作用更加柔顺、灵活、轻量和低成本,设计了一款基于柔索传递驱动的外骨骼手,整手有10条驱动线,只采用了1台伺服电机做动力源(单驱),通过传动结构和电磁线圈的通断产生的止停作用,使单一动力源的运动输出能合理分配给5根手指的驱动线,并实时控制每根手指上的两条驱动线,生成符合要求的行程运动,缩减了外骨骼手动力装置的体积和重量,降低了生产成本。     

人体下肢外骨骼设计与仿真分析

设计了一种具有辅助士兵承载能力的人机一体化的下肢外骨骼.通过从仿生学角度分析人类下肢关节的结构特点、人类的步态及下肢自由度,并结合下肢外骨骼实现的功能、工作原理、结构组成,设计了其结构.利用CAD软件Pro/E及动力学仿真软件ADAMS对人体及下肢外骨骼进行了建模、仿真.这为进一步研究下肢外骨骼打下了基础.     

可穿戴的机械衣

正人人都能当钢铁侠不管是打造更快更强的战士,还是实现残疾人站立行走的梦想,机械外骨骼都是未来世界的福音。如果你是电影或漫画《钢铁侠》的粉丝,相信你会对主人公斯塔克那套攻击和防御能力强大,还能飞入外太空的铠甲充满向往。不少人必然还会边看边想:"要是我有这么一套盔甲该多帅气!"而或许这一切将不会是虚构的故事,因为一些美国和日本的公司已经研制出可以像盔甲一样穿戴在人身上、通     

基于IT2-PCM的上肢外骨骼系统T-S模糊建模与预测控制

针对动态特性复杂的上肢外骨骼系统的模型建立、高精度控制和复杂约束处理问题,提出基于T-S模糊算法的改进多变量约束预测控制方法 .提出区间Ⅱ型可能性C-均值聚类算法,获取数据建模过程中的样本隶属度矩阵,建立上肢外骨骼的数学模型.对系统复杂约束问题提出一种约束简化方法,将复杂约束转化为关于参数矩阵μ的约束.提出一种加权基函数法,将基函数思想引入预测控制,推导出上肢外骨骼预测控制器.仿真结果验证了该算法的优越性与有效性.     

负重型下肢外骨骼机器人机构研究与仿真

设计兼顾人体运动灵活性与有效承载能力的下肢外骨骼机械结构,是负重型下肢外骨骼改善人机协同性、提高承载能力的关键技术之一。针对华东理工大学设计的外骨骼机器人"ELEbot"的结构进行研究并仿真。这种结构能够根据穿戴者步态的变化,引起自身结构的变化,进而改变下肢外骨骼的空间力闭环,使外骨骼满足不同步态下的功能特性。通过Matlab中的simmechanics模块对建立的模型进行仿真分析,得到人体下肢末端的运动空间,并与正常人体的运动空间比较,得出两者匹配的结论,验证了该结构的可行性。     

下肢外骨骼机器人控制策略分析与展望

针对医疗康复领域,下肢外骨骼机器人控制策略决定了机器人在运行过程中的安全性、稳定性和快速性,从基于模型的控制策略和受生物启发控制策略两方面简述了下肢外骨骼机器人控制策略研究现状,特别对基于行为的机器人控制和中央模式发生器(central pattern generator,CPG)生物控制作了重点介绍。最后分析了下肢外骨骼机器人控制策略研究趋势并提出基于本体感受的反应式行为控制的智能行为技术。     

下肢外骨骼康复机器人人机交互力自适应导纳控制

对于下肢具有残余肌力的下肢瘫痪病人,基于标准步态轨迹被动训练的康复方案无法满足锻炼肌肉的康复训练需求,为此提出了一种人机交互力自适应控制的下肢外骨骼康复机器人控制策略,并设计了可实现康复训练的控制方法。该方法以健康人体行走步态为下肢外骨骼康复机器人的位置控制参考,以穿戴者的自身腿部用力作为力控制约束,根据穿戴者自身腿部力量大小,智能控制和调整步态曲线,以更加适应穿戴者的康复训练需求。仿真试验结果表明,相对于完全被动的康复训练模式,自适应力控制模式能够有效地调整康复过程中人机交互力,可以适应多种不同的康复训练需求,从而大大提高受损患肢运动功能恢复的康复治疗进程,具有实际的应用价值。     

基于DSP的助行外骨骼机器人步态控制

助行外骨骼机器人是一种帮助老年人和下肢不便的残疾人扩展行走能力的助力装置.提出一种基于数字信号处理（digital signal processing,DSP）系统的步态控制方法,首先,将连续步态数据离散处理后的结果作为DSP系统的输入,通过执行机构实现机器人的步态行走;然后,在每个步态周期结束之后,通过编码器对步态角度实时采样;最后,控制系统对反馈数据处理后实现步态误差的周期补偿.通过样机试验验证上述方法,得到较好的结果.     

多段连续结构手功能康复外骨骼运动规划与结构优化

针对现有康复机器人手指运动轨迹仿生度低、轨迹规划策略与正常人手指运动轨迹差异较大的问题,提出了基于Tau-jerk引导策略的手指运动轨迹规划方法。首先建立外骨骼机器人的运动学模型,并用ABAQUS进行运动学仿真,引入修正系数调整运动学模型;然后以jerk值为耦合对象,推导出内部Tau-jerk引导策略,引入最小做功和最小面积确定最优轨迹和最优多段连续结构;最后比较了Tau-jerk规划的运动轨迹与多项式插值方法规划的轨迹同真实人手运动轨迹的偏差。实验结果表明:采用Tau-jerk轨迹规划的外骨骼运动平均关节角度误差小于1.5°,且平均指尖轨迹误差小于1 mm;与3次多项式插值和3、4、5次多项式插值运动规划相比,Tau-jerk轨迹规划方法更符合人手指运动轨迹。