仿生下肢外骨骼機(jī)器人結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及可靠性分析.pdf

1、仿生下肢外骨骼機(jī)器人是目前穿戴式設(shè)備中的熱門研究對(duì)象，它是一種能夠使人在負(fù)重的條件下長距離行走的人機(jī)一體化系統(tǒng)。它通過模擬人體下肢的骨骼結(jié)構(gòu)、關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)動(dòng)和肌肉運(yùn)動(dòng)對(duì)人體提供額外的動(dòng)力，可以給穿戴者下肢起到支撐、保護(hù)和助力等作用。
　　下肢外骨骼機(jī)器人由于是人體穿戴式設(shè)備，裝置的擬人化是下肢外骨骼設(shè)計(jì)的主要問題。然而，下肢外骨骼在實(shí)際應(yīng)用中由于機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)不確定性因素的存在，從而影響人體穿戴的安全性和舒適性，因此裝置的運(yùn)動(dòng)精度可靠性分析

2、是設(shè)計(jì)之后的可靠性分析問題。本文針對(duì)這兩個(gè)問題，通過對(duì)人體下肢結(jié)構(gòu)的分析、對(duì)擬人化下肢外骨骼的建模和設(shè)計(jì)優(yōu)化以及利用機(jī)構(gòu)可靠性理論分析其運(yùn)動(dòng)精度可靠性這三個(gè)方面進(jìn)行闡述。本文的研究內(nèi)容主要包括：
　　（1）通過對(duì)人體下肢各體段的相關(guān)參數(shù)分析，利用SolidWorks建立人體CAD模型，并應(yīng)用 ADAMS動(dòng)力學(xué)軟件對(duì)其進(jìn)行動(dòng)力學(xué)仿真，得到人體下肢的關(guān)節(jié)力矩，為下肢外骨骼的驅(qū)動(dòng)器選型提供參考數(shù)據(jù)。同時(shí)，對(duì)人體下肢進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)分析與建模，

3、并驗(yàn)證數(shù)學(xué)模型的正確性，將對(duì)下肢外骨骼的運(yùn)動(dòng)精度可靠性分析提供理論基礎(chǔ)。
　?。?）通過對(duì)人體下肢的相關(guān)參數(shù)和下肢外骨骼機(jī)器人的工作原理進(jìn)行分析，形成初步的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)方法。為了減少下肢外骨骼的能源消耗，利用遺傳算法，對(duì)下肢外骨骼的簡化模型進(jìn)行尺寸優(yōu)化，并基于優(yōu)化后的數(shù)據(jù)建立下肢外骨骼的物理模型，計(jì)算出液壓缸行程數(shù)據(jù)，參考該數(shù)據(jù)及人體下肢關(guān)節(jié)力矩完成液壓缸的選型。
　?。?）通過參考機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)精度可靠性理論，總結(jié)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)瞬時(shí)可靠性