本文關鍵詞：外骨骼康復機器人步態(tài)規(guī)劃及穩(wěn)定性分析

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【摘要】：可穿戴式下肢外骨骼康復機器人是一種結(jié)合先進機器人技術和醫(yī)療康復理念的穿戴于身體外側(cè)的機械裝備。本文面向下肢功能障礙患者的康復治療,設計出一款能帶動患者直立、穩(wěn)定行走的外骨骼康復機器人。本文在了解國內(nèi)外康復醫(yī)學、外骨骼機器人、擬人雙足機器人等相關領域的研究現(xiàn)狀,掌握結(jié)構(gòu)設計、機器人運動分析和步態(tài)規(guī)劃的前沿方法的前提下,完成如下幾個方面的工作:1、外骨骼系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設計:本文參照國家標準人體身高統(tǒng)計數(shù)據(jù),選用低密度鋁合金材料,應用solidworks三維建模,設計了一款適用性廣泛的外骨骼機器人,具有前向行走和小范圍移動避障功能。該款機器人采用盤式伺服電機驅(qū)動,面向身高范圍150cm-190cm的具有任意肩高、腿長、腰圍,體重極限100kg的人群。該外骨骼機器人與人體下肢關節(jié)同軸度高,運動范圍適中,具有保護功能,不會受環(huán)境影響而超出人體運動極限,具有較高的安全系數(shù)。2、外骨骼系統(tǒng)運動學、動力學分析:本論文基于D-H坐標轉(zhuǎn)換法,建立機器人雙側(cè)下肢6自由度D-H模型,得到正逆運動學模型,并通過MATLAB Robotics工具箱進行驗證。利用拉格朗日方法對此系統(tǒng)進行動力學分析,為控制系統(tǒng)搭建提供依據(jù)。3、外骨骼機器人步態(tài)規(guī)劃:本文基于ZMP穩(wěn)定性理論和多項式數(shù)學模型的步態(tài)規(guī)劃方法,得到符合健康人體運動形式,穩(wěn)定性良好的步行方案。最后給出基于ZMP理論的在線步態(tài)調(diào)整方案。
【學位授予單位】：南京理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TP242

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本文編號：1305694