摘要：研究穿戴式外骨骼的工作原理,建立数学模型,采用MATLAB软件,应用粒子群算法开发了一套膝关节三铰点机构的优化设计系统来代替人工设计。粒子群算法是一种基于鸟群的智能优化方法,对于多目标、多约束条件的三铰点机构优化设计能够有效求解。仿真实践证明了该方法的有效性。

摘要：设计柔性可穿戴式膝关节保护外骨骼,用于实现人体运动过程中膝关节负载减重及行走助力功能.根据人体生物力学特点,使用固体各向同性材料惩罚(SIMP)模型与有限元分析设计柔性外骨骼膝关节,该柔性关节在行走运动支撑期具有刚性,能够减轻膝关节体重负载,在摆动期柔性较强,能适应人体生理关节运动特性,不对膝关节造成额外载荷.在柔性可穿戴式膝关节外骨骼结构的基础上,配套设计行走助力模块,研究相应的助力控制方法可以实现步行助力.性能测试实验表明,单侧膝关节保护外骨骼最大能减轻110 N的膝关节负载,外骨骼结构自身质量为639 g,减重比大;带行走助力模块的外骨骼系统质量为4.8 kg,能实现步行运动的助力功能.

摘要：针对穿戴式外骨骼长时间保持姿态困难、驱动系统刚度难以精准控制等问题,设计了一种基于磁流变效应的外骨骼作动器,实现人体长时间站立、蹲坐等姿态保持以及刚柔耦合自适应调整,有效提高穿戴舒适性及随动性。采用SolidWorks、Maxwell及MATLAB联合仿真技术对外骨骼作动器不同状态进行了相关磁场力分析实验,实验结果表明,外骨骼作动器在4A电流驱动下,在在θ=π/2角度时能够实现最大379N的输出力。

摘要：在外骨骼机器人开发早期阶段引入结构轻量化思想,建立外骨骼机器人三维实体模型及有限元模型,通过优化过程,找到外骨骼机器人大腿形状、尺寸、结构、质量等参数的最佳值,提高了外骨骼机器人的低阶固有频率,避免了共振的发生,为结构的改进提供了可靠地参考依据。最终得到的外骨骼机器人大腿方案减重3.6933kg,减重率达到14.3%。

摘要：可穿戴式外骨骼可以在康复训练中为使用者提供行走所需动力,大幅减少腿部负担,并矫正患者行走姿势。外骨骼机械腿还可用于劳动者的腿部助力,大大提高其所能背负的最大载荷。文中设计了一种可行的外骨骼机械结构和利用脚步压力变化来控制步态的方案,并为其开发了PLC程序。