液压驱动下肢助力外骨骼机器人膝关节结构设计及试验

摘要：

液压驱动下肢助力外骨骼是一种典型的人机交互类机器人,在跟随人体行进的同时,可提高人的负重能力.为实现最优化的结构设计以降低对系统压强、液压缸尺寸的要求,通过仿生学分析人类正常步行时的步态数据,依据准拟人化设计准则,采用CAD设计软件、数值计算等方法,给出了液压驱动膝关节的设计过程,并通过MATLAB等仿真软件进行了验证.基于确定的模型参数,进行了结构设计及平台搭建,并进行了穿戴试验.仿真及试验结果表明,该方法设计的外骨骼膝关节可以满足步行及负重需求.在负重由10增加为20 kg时,即负重增加一倍时,膝关节的轨迹平均跟踪误差减小了0.05％,跟踪误差最大值增加了20.7％,但是相对于整个膝关节的活动范围,该误差仅占总活动范围的1.2％.该研究为优化液压驱动下肢助力外骨骼提供了参考方法,并可为直线执行器驱动外骨骼其他关节的优化设计提供参考.

关键词：机器人、设计、优化、计算机仿真、液压驱动、膝关节、外骨骼、准拟人化

所属期刊栏目：33

分类号：TH137

资助基金：国家自然科学基金创新研究群体资助项目51521064;浙江省自然科学基金资助项目LY13E050001;杭州市重大科技创新资助项目20132111A04

在线出版日期：2017-06-28（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共6页

页码：26-31