截癱下肢康復外骨骼的研究及其實現(xiàn).pdf

1、下肢康復外骨骼是基于仿生原理，結(jié)合機械工程學、電子工程學、生物醫(yī)學、人體仿生學、人工智能和傳感檢測等學科，并利用各類傳感器將傳感、信號獲取、微型計算機等一系列技術(shù)進行學科知識交叉設(shè)計的機器人，其中針對截癱下肢患者的下肢康復外骨骼是其重點研究方向之一。本課題的目標是研究并開發(fā)出一款幫助下肢截癱的患者完成行走、起立/坐下、上/下樓梯等日?；顒拥南轮祻屯夤趋老到y(tǒng)。
　　首先，本課題結(jié)合人體下肢解剖學知識，研究人體下肢生理機理和運動機理

2、，并對下肢外骨骼驅(qū)動方式等進行研究，確定下肢康復外骨骼自由度分配、關(guān)節(jié)運動角度、驅(qū)動方式等核心問題。
　　其次，本課題在研究現(xiàn)有的各類測量人體運動數(shù)據(jù)方法的基礎(chǔ)上，設(shè)計了一套滿足本課題人體下肢運動數(shù)據(jù)測量需求的專用外骨骼測試裝置，進而完成了穿戴外骨骼拄拐起立/坐下、行走、上/下樓梯等日常動作的測量實驗，并針對所得數(shù)據(jù)進行相應擬合處理，得到了人體在拄拐情況下的各類下肢運動數(shù)據(jù)。
　　然后，基于下肢癱瘓患者的生理特征和上述實驗研

3、究，本文提出了針對下肢康復外骨骼結(jié)構(gòu)設(shè)計的總體要求，然后具體分析各關(guān)節(jié)自由度分配情況，并進行了外骨骼必要的受力分析和整機結(jié)構(gòu)三維造型設(shè)計，完成樣機的加工、組裝和調(diào)試，然后在樣機性能實驗的基礎(chǔ)上進一步優(yōu)化設(shè)計，最終得到了滿足目標用戶需求的下肢康復外骨骼系統(tǒng)。
　　最后，本文對設(shè)計的下肢康復外骨骼系統(tǒng)進行了相關(guān)軌跡跟蹤和角度階躍響應的評估實驗，驗證了其良好的軌跡跟蹤和快速響應特性，最終通過多組正常人穿戴下肢康復外骨骼狀態(tài)下進行行走、起