設(shè)計了一款基于重力勢能鎖止的被動式下肢外骨骼,將人體行走過程中多余的重力勢能通過彈簧機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)換為行走過程的動能。為了使外骨骼能夠更精準(zhǔn)地模擬人體行走過程,達(dá)到最佳助力效果,通過使用ADAMS軟件進(jìn)行動力學(xué)仿真,與正常人體行走數(shù)據(jù)匹配,優(yōu)化彈簧的參數(shù),獲得了最佳的助力性能。最終得到最佳的彈簧參數(shù)組合為L=120 mm,k=7 N/mm,此參數(shù)組合的情況下與人體正常行走參數(shù)可達(dá)到最佳的匹配度。

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【部分圖文】：

圖1 外骨骼模型

設(shè)計了一款基于重力勢能鎖止的被動式下肢外骨骼,此外骨骼可以將人體行走過程多余的重力勢能轉(zhuǎn)化為行走所需要的動能,儲能元件為彈簧,能量鎖止和釋放機(jī)構(gòu)分別由棘輪機(jī)構(gòu)和鏈輪機(jī)構(gòu)組成,外骨骼模型如圖1所示;外骨骼模型中序號及其名稱如表1所示。1.2外骨骼助力過程及關(guān)鍵步態(tài)分析

圖2 外骨骼助力原理分解模型

釋能過程結(jié)束后,人體將進(jìn)入站立相前期,棘爪11和棘輪10處于打開狀態(tài),鏈傳動恢復(fù)工作,在足底面觸及到地面之前,曲柄14伴隨著大鏈輪16做順時針轉(zhuǎn)動。腳面觸及到地面之后,開始了又一次儲能階段,彈簧被拉伸,曲柄14做逆時針運動,在儲能階段末期,曲柄14又一次回到最上方的極限位置,棘輪....

圖3 STT運動捕捉系統(tǒng)

為了得到人體正常步態(tài)下髖關(guān)節(jié)的運動角度變化情況,需要使用STT運動捕捉系統(tǒng),如圖3所示;測得80kg的受試者行走過程中的人體步態(tài)髖關(guān)節(jié)角度變化如圖4所示;為了模擬穿上外骨骼之后人體髖關(guān)節(jié)的變化情況,需要將下肢外骨骼模型導(dǎo)入ADAMS軟件進(jìn)行行走過程的仿真,ADAMS運動仿真分析....

圖4 人體步態(tài)髖關(guān)節(jié)角度變化

圖3STT運動捕捉系統(tǒng)圖5ADAMS運動仿真分析

本文編號：4047623