单兵救援助力外骨骼机器人的设计与特性分析 被引量：1

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作者 宋纪元 朱爱斌 +2 位作者 屠尧 张甲林 张育林 《兵工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第9期2037-2047,共11页

针对单兵救援人员对装甲车内伤员实施救助时体力不足的问题,开展外骨骼辅助救援者的设计与特性分析研究。通过对人体弯腰提升过程运动机理的研究,开展救援外骨骼的机构设计、运动学与动力学分析。基于分散负载的理念,融合外骨骼方案和... 针对单兵救援人员对装甲车内伤员实施救助时体力不足的问题,开展外骨骼辅助救援者的设计与特性分析研究。通过对人体弯腰提升过程运动机理的研究,开展救援外骨骼的机构设计、运动学与动力学分析。基于分散负载的理念,融合外骨骼方案和外肢体方案,提出一种辅助人体提升重物的并联助力机构,设计一种单兵救援提升助力系统,完成救援外骨骼的样机研制并通过实验验证了样机运动的有效性。研究结果表明:救援外骨骼机器人能够实现救援者提升过程的运动需求,并能够实现分散救援者负载、提高救援效率的目标。 展开更多

关键词 机器人 助力外骨骼 外肢体 单兵救援 腰部助力

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基于助力型外骨骼的外照射防护服研制

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作者 王文秀 陈小军 +1 位作者 殷敏 杨秀玉 《辐射防护》 CAS CSCD 北大核心 2021年第S01期40-44,共5页

本文用MCNP软件进行模拟计算,设计了屏蔽一定能量中子和γ射线的屏蔽材料,用此屏蔽材料制作中子、γ外照射防护马甲,防护马甲存在厚又重的问题,人体很难承受它的重量。通过研究助力型外骨骼装置,将助力型外骨骼装置与防护马甲组合形成... 本文用MCNP软件进行模拟计算,设计了屏蔽一定能量中子和γ射线的屏蔽材料,用此屏蔽材料制作中子、γ外照射防护马甲,防护马甲存在厚又重的问题,人体很难承受它的重量。通过研究助力型外骨骼装置,将助力型外骨骼装置与防护马甲组合形成防护服,用助力型外骨骼装置承受防护马甲的重量,解决了人体需要承重的难题。并用放射源和在现场对研制的防护服进行性能测试,屏蔽率、厚度、均匀性等各项技术参数均达到预期要求。 展开更多

关键词 中子 Γ射线 屏蔽材料 屏蔽率 助力型外骨骼装置 外照射防护服

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髋关节外骨骼机器人实时助力控制研究

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作者 李晓丽 梅珑 +2 位作者 郭淑英 李伟 金来 《自动化技术与应用》 2024年第6期28-31,42,共5页

针对下肢乏力人群对日常训练或者出行的需求,设计可穿戴的髋关节外骨骼,实现对人体意图的精确识别,并在摆动期提供实时的助力。为了实现个体化差异和频繁启停下的助力无延时,提出一种基于下肢动力学模型的重力补偿控制策略,实时计算辅... 针对下肢乏力人群对日常训练或者出行的需求,设计可穿戴的髋关节外骨骼,实现对人体意图的精确识别,并在摆动期提供实时的助力。为了实现个体化差异和频繁启停下的助力无延时,提出一种基于下肢动力学模型的重力补偿控制策略,实时计算辅助力矩。通过模型仿真验证算法的可行性;再通过自由行和穿戴外骨骼自由行对比测试,分别验证了髋关节外骨骼对于启停切换瞬间的识别度及适应性、均速步行下的适应性、助力的及时性和有效性。实验结果表明,基于重力补偿的控制策略能够适应周期或者非周期步态下的启停切换,并在摆动期无延时的助力。 展开更多

关键词 助力外骨骼 意图识别 重力补偿 实时助力 机器人 模型

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助力外骨骼机器人结构设计与运动学建模分析

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作者 乔俊淋 郑德维 +3 位作者 胡梓惟 李想 王奎成 王克义 《机械设计》 CSCD 北大核心 2024年第1期21-27,共7页

为了实现日常生活助力功能,文中设计了轻型柔性助力外骨骼机器人的结构,下肢关节采用了主动驱动与被动储能元件相结合,膝关节设置驱动模块,髋和踝关节采用被动储能元件,根据仿生学原理设计人机绑缚装置,并对被动关节进行了节能验证,仿... 为了实现日常生活助力功能,文中设计了轻型柔性助力外骨骼机器人的结构,下肢关节采用了主动驱动与被动储能元件相结合,膝关节设置驱动模块,髋和踝关节采用被动储能元件,根据仿生学原理设计人机绑缚装置,并对被动关节进行了节能验证,仿真结果验证了助力外骨骼机器人结构设计的可行性与助力功能的有效性。使用D-H方法建立了外骨骼机器人下肢运动学模型,以Opensim内的正常行走的关节角步态数据作为输入进行了正逆运动学的求解分析。建立外骨骼机器人的三维模型,添加行走时与地面的约束,进行物理模型的运动学仿真,结果证明了外骨骼机器人运动分析的可靠性。 展开更多

关键词 助力外骨骼 结构设计 运动学建模 运动学分析

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面向下肢助力外骨骼的脚底测力系统研究 被引量：1

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作者 郝大彬 韩亚丽 +2 位作者 朱松青 杨虞融 徐强 《机械科学与技术》 CSCD 北大核心 2017年第6期919-924,共6页

要实现下肢助力外骨骼机械腿对穿戴者的运动跟随及有效助力,通过检测穿戴者脚底力变化信息进行运动意图识别是非常关键的环节。针对下肢助力外骨骼机器人的控制需求,提出了一种鞋垫式脚底测力系统。进行了脚底测力系统本体设计及传感器... 要实现下肢助力外骨骼机械腿对穿戴者的运动跟随及有效助力,通过检测穿戴者脚底力变化信息进行运动意图识别是非常关键的环节。针对下肢助力外骨骼机器人的控制需求,提出了一种鞋垫式脚底测力系统。进行了脚底测力系统本体设计及传感器信号调理电路的设计,并进行了脚底测力系统的实验研究。设计出的脚底测力系统应用于下肢助力外骨骼机械腿控制中,实验结果表明,脚底测力系统检测出的足底压力变化信息能很好的实现外骨骼机械腿的控制。 展开更多

关键词 传感器 足底压力 脚底测力系统 助力外骨骼

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下肢助力外骨骼的动力学分析及仿真 被引量：20

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作者 韩亚丽 王兴松 《系统仿真学报》 CAS CSCD 北大核心 2013年第1期61-67,73,共8页

下肢助力外骨骼是一种形似人体腿部结构,并联与穿戴者下肢外部,对穿戴者进行行走助力的机构。针对下肢助力外骨骼的行走特点,把其行走步态周期内的运动分成:单脚支撑、双脚支撑和一脚虚触地的双脚支撑三种行走模式,分别对此三种行走模... 下肢助力外骨骼是一种形似人体腿部结构,并联与穿戴者下肢外部,对穿戴者进行行走助力的机构。针对下肢助力外骨骼的行走特点,把其行走步态周期内的运动分成:单脚支撑、双脚支撑和一脚虚触地的双脚支撑三种行走模式,分别对此三种行走模式进行研究。构建动力学模型,求出各关节力矩,并通过仿真,验证其理论分析的正确性。下肢助力外骨骼的动力学研究为控制系统提供重要的理论依据,除外此研究结果也为仿人机器人的行走动力学研究提供重要的参考依据。 展开更多

关键词 下肢助力外骨骼 行走模式 动力学 仿真

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搬运助力外骨骼机器人运动学建模与仿真分析 被引量：7

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作者 张景帅 钟佩思 +2 位作者 刘梅 郑义 曹爱霞 《科学技术与工程》 北大核心 2020年第8期3096-3102,共7页

为辅助工作人员高效轻便地完成搬运工作,设计一款结构合理与运动灵活的搬运助力外骨骼机器人。利用D-H参数法分别建立了外骨骼机器人下肢和上肢的运动学模型,对其进行正逆运动学求解。利用Pro/E软件建立搬运助力外骨骼的三维实体装配模... 为辅助工作人员高效轻便地完成搬运工作,设计一款结构合理与运动灵活的搬运助力外骨骼机器人。利用D-H参数法分别建立了外骨骼机器人下肢和上肢的运动学模型,对其进行正逆运动学求解。利用Pro/E软件建立搬运助力外骨骼的三维实体装配模型,并将其导入ADAMS中构建虚拟样机模型进行运动学仿真。仿真结果表明,下肢外骨骼能够满足人体运动,符合人体行走特征,上肢外骨骼符合人体搬运托举物体的特征。 展开更多

关键词 搬运助力外骨骼机器人 结构设计 运动学建模 运动学仿真

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膝关节助力机械腿跟随运动控制研究

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作者 时煜 王志亮 +4 位作者 许有雄 韩亚丽 周洲 郝大彬 朱松青 《南京工程学院学报（自然科学版）》 2016年第3期7-11,共5页

膝关节助力机械腿是一种穿戴在下肢外部、对穿戴者膝关节进行助力的外骨骼机器人.为了实现膝关节助力机械腿对穿戴者的快速跟随,设计制作肌电信号检测电路,通过检测穿戴者的腿部肌电信号来对其运动意图进行判别,组合扭矩传感器输出结果... 膝关节助力机械腿是一种穿戴在下肢外部、对穿戴者膝关节进行助力的外骨骼机器人.为了实现膝关节助力机械腿对穿戴者的快速跟随,设计制作肌电信号检测电路,通过检测穿戴者的腿部肌电信号来对其运动意图进行判别,组合扭矩传感器输出结果对机械腿进行PID控制,并对机械腿的运行状况进行监测与运动输出.试验结果表明,机械腿能实现对穿戴者摆腿运动的快速跟随. 展开更多

关键词 机器人 助力机械腿 肌电信号 PID控制 运动跟随

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助力下肢外骨骼行走过程运动学研究 被引量：4

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作者 许鸿谦 刘放 南婧雯 《机械设计与制造》 北大核心 2019年第7期99-102,共4页

助力下肢外骨骼在行走过程的各关节角的运动学规律是研究下肢助力外骨骼的关键,其行走动作与人体行走动作有着高度的偕行性。通过光学捕捉系统结合高速摄像机获得人体不同状态下行走动作的空间坐标点,建立人体行走的棍图模型,基于MATLA... 助力下肢外骨骼在行走过程的各关节角的运动学规律是研究下肢助力外骨骼的关键,其行走动作与人体行走动作有着高度的偕行性。通过光学捕捉系统结合高速摄像机获得人体不同状态下行走动作的空间坐标点,建立人体行走的棍图模型,基于MATLAB平台拟合负重为0kg、10kg、30kg、50kg行走速度为3km/h、4km/h、4.8km/h、6km/h的关节角运动学方程,结合西南交通大学第二代助力下肢外骨骼计算膝关节处驱动液压缸的线速度。实验结果为液压缸的选型、驱动控制系统的设计提供了理论基础。 展开更多

关键词 助力下肢外骨骼 行走过程 棍图模型 驱动液压缸线速度

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助力下肢外骨骼双膝蹲-起立过程动力学研究 被引量：1

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作者 许鸿谦 刘放 +1 位作者 张斌 朱粤 《机械设计与制造》 北大核心 2018年第5期218-220,224,共4页

为研究助力下肢外骨骼双膝蹲-起立过程中各关节的驱动力矩,将助力下肢外骨骼视为三自由度的刚性结构系统,建立动力学模型。以达朗贝尔定理推导出双膝蹲-起立过程动力学表达式。为实现助力下肢外骨骼与人体高度偕行,对人体双膝蹲-起立运... 为研究助力下肢外骨骼双膝蹲-起立过程中各关节的驱动力矩,将助力下肢外骨骼视为三自由度的刚性结构系统,建立动力学模型。以达朗贝尔定理推导出双膝蹲-起立过程动力学表达式。为实现助力下肢外骨骼与人体高度偕行,对人体双膝蹲-起立运动过程进行实验分析,以MATLAB为平台分别对负重40kg和无负重下肢外骨骼各关节驱动力矩进行数值计算。根据分析结果得,膝关节在负重40kg时驱动力矩最大,峰值为209.20N·m,平均为75.85N·m;髋、踝关节驱动力矩相对较小,工作能耗低,在无负重状态下仍需9.87N·m和38.80N·m的驱动力矩,能量损失较多;踝关节为保持稳定性导致有较大波动。 展开更多

关键词 助力下肢外骨骼 双膝蹲-起立 棍图模型 驱动力矩

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助力下肢外骨骼直立行走过程研究

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作者 许鸿谦 刘放 +1 位作者 南婧雯 朱粤 《机械设计与制造》 北大核心 2020年第6期269-272,共4页

助力下肢外骨骼在行走过程的各关节角的运动学规律是研究下肢助力外骨骼的关键,其行走动作与人体行走动作有着高度的偕行性.通过光学捕捉系统结合高速摄像机获得人体不同状态下行走动作的空间坐标点,建立人体行走的棍图模型,基于MATLAB... 助力下肢外骨骼在行走过程的各关节角的运动学规律是研究下肢助力外骨骼的关键,其行走动作与人体行走动作有着高度的偕行性.通过光学捕捉系统结合高速摄像机获得人体不同状态下行走动作的空间坐标点,建立人体行走的棍图模型,基于MATLAB平台拟合负重为0kg、10kg、30kg行走速度为3km/h、4km/h、6km/h的关节角运动学方程,结合西南交通大学第二代助力下肢外骨骼计算膝关节处驱动液压缸的线速度及线加速度.实验结果为液压缸的选型、驱动控制系统的设计提供了理论基础. 展开更多

关键词 助力下肢外骨骼 行走过程 棍图模型 驱动液压缸运动性

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