外骨骼機(jī)器人仿人運(yùn)動(dòng)姿態(tài)建模及控制仿真研究.pdf

1、下肢可穿戴外骨骼機(jī)器人是一種用于助力助行的人機(jī)一體化系統(tǒng)。外骨骼機(jī)器人融合了仿生機(jī)構(gòu)與驅(qū)動(dòng)方式、人體意圖識別與協(xié)調(diào)控制、傳感檢測與信息融合等機(jī)器人技術(shù)，有機(jī)地結(jié)合了穿戴者的智力和機(jī)器人的“體力”，是解決行軍負(fù)重、醫(yī)療康復(fù)、山地救災(zāi)等特種任務(wù)的重要技術(shù)手段，具有重要的科學(xué)研究意義和廣闊的市場應(yīng)用前景。
　　本文選擇步態(tài)規(guī)劃與外骨骼機(jī)器人仿生結(jié)構(gòu)建模仿真作為主要切入點(diǎn)，研究外骨骼與穿戴者的交互作用規(guī)律和協(xié)調(diào)控制方式，期望在該領(lǐng)域的仿人

2、運(yùn)動(dòng)姿態(tài)建模與仿真方面取得較好的成果，為人機(jī)交互協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)提供幫助。
　　首先，通過對人體下肢關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)機(jī)理的研究確定人體結(jié)構(gòu)和步態(tài)運(yùn)動(dòng)的基本參數(shù)，并自主研發(fā)了人體下肢仿生結(jié)構(gòu)平臺，利用多傳感器系統(tǒng)實(shí)時(shí)采集人體的步態(tài)數(shù)據(jù)，建立步態(tài)數(shù)據(jù)庫。
　　隨后，從建模入手，選擇SimMechanics軟件搭建仿人體下肢七連桿模型，利用平地行走時(shí)的數(shù)據(jù)進(jìn)行仿真分析，并結(jié)合Simulink進(jìn)行外骨骼控制系統(tǒng)的研究。
　　再者，根據(jù)人體構(gòu)造

3、初步設(shè)計(jì)出下肢外骨骼機(jī)器人的機(jī)械結(jié)構(gòu)，利用Solidworks軟件和ADAMS仿真環(huán)境建立下肢外骨骼機(jī)器人三維離線式仿真模型，分析下肢關(guān)節(jié)正常行走步態(tài)的動(dòng)力學(xué)參數(shù)分布規(guī)律，為外骨骼人機(jī)一體化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)奠定技術(shù)基礎(chǔ)。
　　本論文主要在虛擬樣機(jī)層次進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)，通過調(diào)整樣機(jī)本體結(jié)構(gòu)參數(shù)逐步達(dá)到了機(jī)器人下肢與人體協(xié)調(diào)控制參數(shù)指標(biāo)的要求，在下肢外骨骼機(jī)器人的實(shí)驗(yàn)樣機(jī)上開展了運(yùn)動(dòng)步態(tài)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集和參數(shù)修正預(yù)實(shí)驗(yàn)，基本可以實(shí)現(xiàn)外骨骼機(jī)器人載人