摘要：为实现踝关节的运动助力,针对踝关节运动过程角度变化快、运动自由度多的特点,本文提出了一种基于多支链空间连杆机构的主动助力外骨骼,通过电机带动丝杆传动并组合空间连杆机构的设计方式,实现了踝关节主动的背屈/跖屈及从动的内收/外展,旨在提高踝关节外骨骼运动跟随的协调性,减少其对穿戴者运动自由度的限制。基于脚底测力系统进行步态识别,采用运动状态机对踝关节助力外骨骼进行分层控制策略研究。并对踝关节进行运动实验测试及助力评估。实验结果表明,踝关节外骨骼的有效助力范围(跖屈30°~背屈20°,内收35°~外展15°)能够满足正常行走需求,具有良好的运动跟随性(角度误差≤2°),受试者小腿肌电信号明显衰减,减幅均值可达28.91%,可实现有效助力。

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.