摘要：为了更好地辅助偏瘫患者的康复训练,设计了一种基于盘式电机驱动的下肢康复外骨骼机器人,并通过助力效果可视化研究与性能分析来验证其不同康复训练模式的有效性。首先,对下肢康复外骨骼机器人的结构进行了详细设计,并利用OpenSim软件进行了人机耦合的生物力学分析。然后,开展了基于位置跟踪控制的被动康复训练实验以及抗阻康复训练实验并采集表面肌电信号,验证了所设计下肢康复外骨骼机器人在不同模式下辅助患者康复训练的有效性。结果表明,穿戴下肢康复外骨骼机器人能使人体膝关节的力矩减小50%左右;在被动康复训练实验中,跟随误差为-4°~8°,且人体下肢目标肌群的肌肉激活度呈明显的周期性变化;在抗阻康复训练实验中,人体下肢目标肌群的肌肉激活度随负重的增加而提高。所设计的下肢康复外骨骼机器人具有良好的灵敏性和跟随性,其被动及抗阻康复训练模式均有助于偏瘫患者下肢的康复,具有广阔的应用前景。

摘要：研究基于液压驱动的下肢外骨骼机器人,旨在实现人体下肢的运动康复。设计结构紧凑型液压驱动下肢外骨骼整体机构。建立了下肢外骨骼多连杆机构模型,基于拉格朗日法对模型进行动力学分析。针对下肢外骨骼的快速随动控制提出了一种滑模控制器,并运用MATLAB进行了控制仿真模拟,仿真结果表明,外骨骼采用该控制算法具备良好的跟踪效果。搭建了外骨骼系统软硬件平台,通过预设步态跟踪控制实验,验证了机构的合理性与控制算法的有效性。

摘要：针对可穿戴下肢外骨骼使用过程中康复效果评估标准不足的问题,通过OpenSim进行外骨骼机器人与人体肌肉骨骼模型的耦合运动分析研究.首先基于人体下肢运动康复需求设计下肢外骨骼机器人,然后搭建下肢外骨骼机器人与肌肉骨骼模型耦合的仿真对象,最后进行人机耦合模型的仿真分析研究.仿真结果表明,在穿戴没有关节驱动的外骨骼时,肌肉骨骼模型核心肌肉群的平均肌肉激活程度明显增加,核心肌肉力增长趋势与肌肉激活度一致,且输出量增加了约50%.被动模式下,肌肉骨骼模型摆动腿的关节输出扭矩均有不同程度下降.人机耦合模型的仿真研究为下肢外骨骼的优化设计提供了理论支撑.