可穿戴柔性上肢外骨骼的研究进展与展望

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作者 戴一鸣 陈嘉琛 +2 位作者 刘晨东 杨大鹏 赵京东 《哈尔滨工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第8期1-16,共16页

为研究可穿戴柔性上肢外骨骼的发展现状和其面临的关键技术难题,对目前该领域的文献进行了分析与总结。外骨骼可以有效地提供保护、支撑等功能,解决高强度重复性工作导致的肢体疲劳和身体机能衰退,以及中风或职业病导致的肢体运动障碍... 为研究可穿戴柔性上肢外骨骼的发展现状和其面临的关键技术难题,对目前该领域的文献进行了分析与总结。外骨骼可以有效地提供保护、支撑等功能,解决高强度重复性工作导致的肢体疲劳和身体机能衰退,以及中风或职业病导致的肢体运动障碍。此外,它们有能力通过额外的动力和功能来恢复或增强人类的运动能力。可穿戴柔性外骨骼作为一种新兴的外骨骼发展方向,相较于传统的刚性外骨骼,具有结构柔顺、人机交互性好和穿戴舒适性好等明显优势。首先,本研究结合柔性上肢外骨骼的3种主要驱动方式(绳驱、气动、形状记忆合金),详细解析不同驱动方式的相关研究成果和相应结构特点。然后,从结构、材料、控制、辅助4个方面分析和阐述如今柔性上肢外骨骼面临的关键技术挑战。最后,结合外骨骼在不同领域应用的需求,推测未来柔性上肢外骨骼技术将向灵活化、舒适化、顺应化、智能化方向发展。研究表明,可穿戴柔性上肢外骨骼的技术尚处于初始阶段,仍有许多技术难题亟需解决,同时,新型的柔性执行器,柔性传感器等可为关键技术难题的突破提供参考。 展开更多

关键词 可穿戴外骨骼 柔性上肢外骨骼 人机交互 研究现状 发展趋势

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外骨骼机械腿的设计与研究

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作者 刘元旭 张晨 +3 位作者 汪浩 梁飞 胡志毅 周丹 《机械工程师》 2019年第2期72-73,76,共3页

可穿戴式外骨骼可以在康复训练中为使用者提供行走所需动力,大幅减少腿部负担,并矫正患者行走姿势。外骨骼机械腿还可用于劳动者的腿部助力,大大提高其所能背负的最大载荷。文中设计了一种可行的外骨骼机械结构和利用脚步压力变化来控... 可穿戴式外骨骼可以在康复训练中为使用者提供行走所需动力,大幅减少腿部负担,并矫正患者行走姿势。外骨骼机械腿还可用于劳动者的腿部助力,大大提高其所能背负的最大载荷。文中设计了一种可行的外骨骼机械结构和利用脚步压力变化来控制步态的方案,并为其开发了PLC程序。 展开更多

关键词 康复训练 穿戴式外骨骼 PLC 优化设计 下肢助力

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柔性膝关节保护外骨骼及其行走助力方法设计 被引量：9

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作者 杨灿军 彭桢哲 +1 位作者 徐铃辉 杨巍 《浙江大学学报（工学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第2期213-221,共9页

设计柔性可穿戴式膝关节保护外骨骼,用于实现人体运动过程中膝关节负载减重及行走助力功能.根据人体生物力学特点,使用固体各向同性材料惩罚(SIMP)模型与有限元分析设计柔性外骨骼膝关节,该柔性关节在行走运动支撑期具有刚性,能够减轻... 设计柔性可穿戴式膝关节保护外骨骼,用于实现人体运动过程中膝关节负载减重及行走助力功能.根据人体生物力学特点,使用固体各向同性材料惩罚(SIMP)模型与有限元分析设计柔性外骨骼膝关节,该柔性关节在行走运动支撑期具有刚性,能够减轻膝关节体重负载,在摆动期柔性较强,能适应人体生理关节运动特性,不对膝关节造成额外载荷.在柔性可穿戴式膝关节外骨骼结构的基础上,配套设计行走助力模块,研究相应的助力控制方法可以实现步行助力.性能测试实验表明,单侧膝关节保护外骨骼最大能减轻110 N的膝关节负载,外骨骼结构自身质量为639 g,减重比大;带行走助力模块的外骨骼系统质量为4.8 kg,能实现步行运动的助力功能. 展开更多

关键词 柔性外骨骼 穿戴式外骨骼 膝关节保护 减重支撑 行走助力

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面向水下机器人的多模态人机交互控制 被引量：2

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作者 张学志 谷亚伦 +1 位作者 林高 张道辉 《自动化与仪表》 2023年第10期48-51,124,共5页

近年来水下机器人在海洋科学研究、海洋工程及战略高技术等领域得到了广泛应用,但由于水下操作指令的繁杂,一般需要多人协同操作且交互控制效率较低。针对此问题,该文提出了一种面向水下机器人的多模人机交互控制方案,通过上肢可穿戴外... 近年来水下机器人在海洋科学研究、海洋工程及战略高技术等领域得到了广泛应用,但由于水下操作指令的繁杂,一般需要多人协同操作且交互控制效率较低。针对此问题,该文提出了一种面向水下机器人的多模人机交互控制方案,通过上肢可穿戴外骨骼和Myo手环检测操作者手臂和手部的运动状态,实现对水下机器人的运动控制。利用机器学习算法和检测手臂关节运动角度的方式,完成对肌电信号和肢体动作的控制意图识别。通过网络将肢体动作和肌电信号的控制指令发送到水下虚拟环境中,实现多模态融合的控制效果,并完成了18种控制指令的映射。最后,选取4位操作者进行水下机器人的人机交互控制测试,实验结果表明了多模人机交互控制方式在水下作业中的可行性。 展开更多

关键词 人机交互 可穿戴外骨骼 肌电信号 水下机器人

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一种基于磁流变效应的外骨骼作动器设计及分析

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作者 李亚辉 陈乃建 +1 位作者 李英杰 尹逊瑞 《山东工业技术》 2023年第1期46-53,共8页

针对穿戴式外骨骼长时间保持姿态困难、驱动系统刚度难以精准控制等问题,设计了一种基于磁流变效应的外骨骼作动器,实现人体长时间站立、蹲坐等姿态保持以及刚柔耦合自适应调整,有效提高穿戴舒适性及随动性。采用SolidWorks、Maxwell及M... 针对穿戴式外骨骼长时间保持姿态困难、驱动系统刚度难以精准控制等问题,设计了一种基于磁流变效应的外骨骼作动器,实现人体长时间站立、蹲坐等姿态保持以及刚柔耦合自适应调整,有效提高穿戴舒适性及随动性。采用SolidWorks、Maxwell及MATLAB联合仿真技术对外骨骼作动器不同状态进行了相关磁场力分析实验,实验结果表明,外骨骼作动器在4A电流驱动下,在在θ=π/2角度时能够实现最大379N的输出力。 展开更多

关键词 穿戴式外骨骼 刚柔耦合作动器 磁流变液 联合仿真

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基于气动比例技术的下肢康复训练外骨骼机构控制 被引量：4

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作者 陈昌铎 韩建海 李向攀 《液压与气动》 北大核心 2014年第6期63-66,共4页

目前,下肢步态康复训练外骨骼机构主要是由电机驱动,造成系统刚性大、柔性差,满足不了人体康复训练安全性和舒适性的要求。结合气压驱动在康复医学上的优点以及气体的可压缩性、柔顺性和安全性等特点,研究了一种结构简单,利用气动比例... 目前,下肢步态康复训练外骨骼机构主要是由电机驱动,造成系统刚性大、柔性差,满足不了人体康复训练安全性和舒适性的要求。结合气压驱动在康复医学上的优点以及气体的可压缩性、柔顺性和安全性等特点,研究了一种结构简单,利用气动比例技术驱动的可穿戴外骨骼机构。依据三维设计技术和仿真分析,建立数学模型。采用PLC和气动比例方向阀实现气动位置伺服控制。实验表明:该外骨骼机构具有运动轨迹连续、控制效果好和安全性强等特点。 展开更多

关键词 穿戴外骨骼 气压驱动 比例方向阀 特性分析 位置伺服控制

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穿戴式外骨骼膝关节三铰点机构优化设计 被引量：3

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作者 赵南 程文明 邬钱涌 《机械工程与自动化》 2012年第1期7-9,12,共4页

研究穿戴式外骨骼的工作原理,建立数学模型,采用MATLAB软件,应用粒子群算法开发了一套膝关节三铰点机构的优化设计系统来代替人工设计。粒子群算法是一种基于鸟群的智能优化方法,对于多目标、多约束条件的三铰点机构优化设计能够有效求... 研究穿戴式外骨骼的工作原理,建立数学模型,采用MATLAB软件,应用粒子群算法开发了一套膝关节三铰点机构的优化设计系统来代替人工设计。粒子群算法是一种基于鸟群的智能优化方法,对于多目标、多约束条件的三铰点机构优化设计能够有效求解。仿真实践证明了该方法的有效性。 展开更多

关键词 穿戴式外骨骼 三铰点机构 粒子群算法 优化设计

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基于人机共融的外骨骼机构构型综合及优选方法 被引量：1

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作者 张立杰 于金须 +3 位作者 闫建华 杜义浩 谢平 李永泉 《机械工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第11期37-45,共9页

针对当前穿戴式外骨骼机构设计缺少系统流程和具体方法,且较少考虑人机共融的问题,提出了基于人机共融的外骨骼机构构型综合及优选方法。在构型综合方面,根据人机共融中穿戴性要求,构建人体肌骨构型(Musculoskeletal configuration,MC)... 针对当前穿戴式外骨骼机构设计缺少系统流程和具体方法,且较少考虑人机共融的问题,提出了基于人机共融的外骨骼机构构型综合及优选方法。在构型综合方面,根据人机共融中穿戴性要求,构建人体肌骨构型(Musculoskeletal configuration,MC),应用“最小闭链单元组合法”建立人机构型(Human-machine configuration,HMC);根据人机共融中运动灵活性要求,利用“二连杆单元插入法”提升HMC自由度并进行构型变换,结合邻接矩阵和“环路顺逆标注法”建立了构型综合的数学模型;在构型优选方面,根据人机共融中人机运动一致性要求,利用复用杆和复用因子指标优选出符合自由度要求的构型。选取食指为例,建立了食指HMC并综合出15种拓扑构型,优选出自由度为3、复用因子总数为4的构型,该构型满足穿戴式外骨骼机构设计中人机共融要求,验证了上述方法的有效性。 展开更多

关键词 人机共融 可穿戴外骨骼 构型综合 人机构型 复用因子

原文传递

基于助力式外骨骼系统的动力学分析与研究 被引量：1

9

作者 董平 樊军 周东栋 《机床与液压》 北大核心 2017年第15期1-3,共3页

在助力式外骨骼的基础上,首先建立了人机系统的机构模型;然后建立了机构模型的动力学模型,通过虚功原理方法建立此机构的动力学模型的;进而运用MATLAB对此机构模型进行动力学计算仿真;最后利用ADAMS对于此冗余机构进行动力学模拟验证,... 在助力式外骨骼的基础上,首先建立了人机系统的机构模型;然后建立了机构模型的动力学模型,通过虚功原理方法建立此机构的动力学模型的;进而运用MATLAB对此机构模型进行动力学计算仿真;最后利用ADAMS对于此冗余机构进行动力学模拟验证,并分析对比了理论计算以及仿真的结果,证明了该理论分析的正确性以及可行性。 展开更多

关键词 助力型外骨骼 动力学 虚功原理 冗余机构

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可穿戴式柔性外骨骼人机智能系统安全性设计评价 被引量：6

10

作者 张蕊 张佳帆 张文蔚 《机电工程》 CAS 2008年第12期85-88,共4页

可穿戴式柔性外骨骼人机智能系统的安全性主要取决于系统的机械结构设计、驱动器的选择和布置、保护措施和安全控制策略的设计。为了提高系统的安全性及保护操作者与周围人群的安全,通过对可穿戴式柔性外骨骼人机智能系统设计、使用、... 可穿戴式柔性外骨骼人机智能系统的安全性主要取决于系统的机械结构设计、驱动器的选择和布置、保护措施和安全控制策略的设计。为了提高系统的安全性及保护操作者与周围人群的安全,通过对可穿戴式柔性外骨骼人机智能系统设计、使用、维护过程中的要点进行分析,提出了系统安全性评价方法,为今后柔性外骨骼人机智能系统的发展提供了参考。 展开更多

关键词 可穿戴式柔性外骨骼人机智能系统 人机耦合 安全性评价方案

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穿戴式外骨骼康复机器人结合Bobath技术对脑卒中偏瘫患者的影响

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作者 薛亚峰 郄淑燕 +2 位作者 王寒明 杨傲然 谭建 《西部医学》 2024年第6期846-849,854,共5页

目的探讨穿戴式外骨骼康复机器人结合Bobath技术对脑卒中偏瘫患者步态、平衡能力、下肢运动Fugl-Meyer功能量表(FMA)评分的影响。方法纳入2020年11月—2022年11月我院收治的78例脑卒中偏瘫患者,按照数字列表法随机分为观察组与对照组,每... 目的探讨穿戴式外骨骼康复机器人结合Bobath技术对脑卒中偏瘫患者步态、平衡能力、下肢运动Fugl-Meyer功能量表(FMA)评分的影响。方法纳入2020年11月—2022年11月我院收治的78例脑卒中偏瘫患者,按照数字列表法随机分为观察组与对照组,每组39例,对照组予以Bobath技术训练,观察组在对照组基础上予以穿戴式外骨骼康复机器人训练,干预8周。比较两组干预前后的步态参数(步频、步速、跨步长比率)、平衡能力[Berg平衡量表(BBS)]、下肢运动功能FMA评分、日常生活活动能力[改良Barthel指数(MBI)]、下肢肌力恢复情况(屈髋肌力、伸膝肌力)。结果干预前,两组各指标差异无统计学意义(P>0.05);干预后,两组步频、步速、跨步长比率、BBS评分、下肢FMA评分、MBI评分、屈髋肌力、伸膝肌力较干预前显著升高(均P<0.05),观察组步频、步速、跨步长比率、BBS评分、下肢FMA评分、MBI评分、屈髋肌力、伸膝肌力高于对照组(均P<0.05)。结论穿戴式外骨骼康复机器人结合Bobath技术可改善脑卒中偏瘫患者步态和平衡能力,促进下肢运动功能恢复,提高日常生活活动能力,增强患者下肢肌力。 展开更多

关键词 穿戴式外骨骼康复机器人 BOBATH技术 脑卒中 偏瘫 步态 平衡能力 下肢运动功能

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可穿戴式柔性外骨骼人机智能系统可靠性及应用伦理问题研究 被引量：1

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作者 张蕊 张佳帆 江灏 《机电产品开发与创新》 2008年第5期19-21,共3页

近年来,外骨骼系统已成为机器人、机电一体化、人工智能等研究领域的热点。但值得一提的是外骨骼系统需要人穿戴外骨骼进行操作,外骨骼任何一个"非理性"的动作都可能对操作者造成严重的伤害。因此,外骨骼系统必须有很高的可... 近年来,外骨骼系统已成为机器人、机电一体化、人工智能等研究领域的热点。但值得一提的是外骨骼系统需要人穿戴外骨骼进行操作,外骨骼任何一个"非理性"的动作都可能对操作者造成严重的伤害。因此,外骨骼系统必须有很高的可靠性。本文提出了可穿戴式柔性外骨骼人机智能系统可靠性设计原则,并建议对可能引起伦理争议的系统应用进行约束,为今后柔性外骨骼人机智能系统的发展以及人和智能机器的和谐共存提供参考。 展开更多

关键词 可穿戴式柔性外骨骼人机智能系统 可靠性 应用伦理准则

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可穿戴外骨骼机器人研究现状

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作者 郭庆 陈迎年 《科技创新与应用》 2023年第6期18-21,共4页

近年来,随着国家人口老化现象的加剧及生产力发展的需求,可穿戴外骨骼机器人在军队、医学和物流等领域获得广泛的重视与研发。该文对国内外可穿戴外骨骼机器人的研究现状进行总结,讨论当前制约可穿戴外骨骼机器人发展的难点,并展望可穿... 近年来,随着国家人口老化现象的加剧及生产力发展的需求,可穿戴外骨骼机器人在军队、医学和物流等领域获得广泛的重视与研发。该文对国内外可穿戴外骨骼机器人的研究现状进行总结,讨论当前制约可穿戴外骨骼机器人发展的难点,并展望可穿戴外骨骼机器人的发展趋势。 展开更多

关键词 可穿戴外骨骼机器人 研究现状 关键技术 难点 发展趋势

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面向儿童外骨骼机器人优化设计的人机系统运动分析

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作者 王紫荆 王艺霖 +3 位作者 王红伟 周林 邱静 黄璞玉 《人类工效学》 2022年第1期8-11,共4页

目的目前外骨骼机器人在儿童康复领域的应用缺乏相关研究和理论支持,为评估外骨骼机器人应用于儿童康复的效果,对儿童外骨骼机器人步行状态下的运动功能及步态影响进行了研究。方法实验招募14名儿童,对穿戴/不穿戴外骨骼状态下的力角稳... 目的目前外骨骼机器人在儿童康复领域的应用缺乏相关研究和理论支持,为评估外骨骼机器人应用于儿童康复的效果,对儿童外骨骼机器人步行状态下的运动功能及步态影响进行了研究。方法实验招募14名儿童,对穿戴/不穿戴外骨骼状态下的力角稳定值、步态对称性参数进行测量,对比分析相关指标特征并进行简单评估。结果研究结果显示儿童外骨骼机器人行走过程均处于稳定状态且步态对称性良好。结论儿童外骨骼机器人能初步实现儿童在行走过程的辅助作用,并对不良步态进行纠正。 展开更多

关键词 人机交互 步态判别 动作捕捉 儿童步态 可穿戴外骨骼机器人 下肢康复

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无动力人体助力外骨骼椅的优化设计与制造

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作者 李辰晨 邢子霖 +4 位作者 崔凤杰 郑颖超 邹易君 戴宁 王曦 《机械制造与自动化》 2022年第5期167-171,共5页

针对当前航空宇航制造业中工人频繁保持蹲姿导致肌肉酸痛、工作效率低下的状况,设计一种多连杆、可调节的下肢助力外骨骼椅。详细介绍该外骨骼椅的结构及功能,建立其运动学模型,用杆件和运动副对工作原理进行分析;推导不同情况下机构受... 针对当前航空宇航制造业中工人频繁保持蹲姿导致肌肉酸痛、工作效率低下的状况,设计一种多连杆、可调节的下肢助力外骨骼椅。详细介绍该外骨骼椅的结构及功能,建立其运动学模型,用杆件和运动副对工作原理进行分析;推导不同情况下机构受力和各个部位长度、角度的数学表达式;完成各个支撑结构和运动结构的设计方案细节,进行有限元分析校核应力与运动学仿真干涉检查。研究结果表明:在运动过程中外骨骼与人体耦合正常无干涉,强度满足要求且能提供稳定支撑,结构设计合理,外骨骼工作情况达到设计预期效果。 展开更多

关键词 可穿戴外骨骼椅 下肢助力 人机动力学

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融合整体法和Simulink的人体肌肉力矩动态仿真计算 被引量：1

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作者 王彦凤 王瑞 +1 位作者 蔡玉强 赵欣 《华北理工大学学报（自然科学版）》 CAS 2020年第3期96-103,共8页

针对穿戴式外骨骼康复医疗平台,提出了一种融合整体法和MATLAB/Simulink的人体下肢肌肉力矩动态仿真计算方法。首先将下肢外骨骼机器人与人体下肢组成人体-外骨骼系统,应用整体法对人体-外骨骼系统进行运动学和动力学分析,建立系统牛顿... 针对穿戴式外骨骼康复医疗平台,提出了一种融合整体法和MATLAB/Simulink的人体下肢肌肉力矩动态仿真计算方法。首先将下肢外骨骼机器人与人体下肢组成人体-外骨骼系统,应用整体法对人体-外骨骼系统进行运动学和动力学分析,建立系统牛顿欧拉方程。在此基础上利用MATLAB/Simulink软件建立了系统的动态仿真模型,将动力学方程模块化嵌入到仿真模型中。对主动步态训练过程进行了仿真计算,快速、准确地求得了完整运动周期内人体髋关节与膝关节肌肉扭矩的变化规律。所得结果对康复效果的评估和康复机器人的共享控制及自适应控制提供了重要的参考依据。 展开更多

关键词 穿戴式外骨骼康复机器人 整体法 MATLAB/SIMULINK 肌肉力量

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老年骨质疏松症下肢可穿戴外骨骼研究进展

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作者 翁嘉敏 张海甄 +3 位作者 梁欣儿 高梓博 刘凡露 唐树杰 《中国疗养医学》 2021年第8期805-807,共3页

骨质疏松症是当今世界面临的重要公共卫生问题。下肢可穿戴外骨骼是一种新型的人体运动辅助机器人技术,用于预防及治疗老年骨质疏松症及其并发症,是切实可行的一个研究方向。下肢可穿戴外骨骼分为刚性与柔性两类。目前国内外医学界与机... 骨质疏松症是当今世界面临的重要公共卫生问题。下肢可穿戴外骨骼是一种新型的人体运动辅助机器人技术,用于预防及治疗老年骨质疏松症及其并发症,是切实可行的一个研究方向。下肢可穿戴外骨骼分为刚性与柔性两类。目前国内外医学界与机械物理行业已经推出众多外骨骼设计理念与产品。本文对下肢可穿戴外骨骼系统的研究进展进行综述。 展开更多

关键词 老年骨质疏松症 下肢可穿戴外骨骼 轻量化 模块化结构

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一种前臂内外旋震颤抑制装置结构设计

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作者 刘洪昆 侯瑞麟 +1 位作者 袁泽浩 王扬威 《机电工程》 CAS 北大核心 2024年第7期1309-1316,共8页

针对外骨骼机器人在仿生性、便携性及人机交互性上的问题,在分析人体前臂进行内外旋过程中尺-桡骨运动机理的基础上,提出了一种利用形状记忆合金(SMA)弹簧驱动的人体前臂可穿戴的柔性外骨骼装置。首先,根据人体在发生静止性震颤时前臂... 针对外骨骼机器人在仿生性、便携性及人机交互性上的问题,在分析人体前臂进行内外旋过程中尺-桡骨运动机理的基础上,提出了一种利用形状记忆合金(SMA)弹簧驱动的人体前臂可穿戴的柔性外骨骼装置。首先,根据人体在发生静止性震颤时前臂肌肉中旋前圆肌、旋前方肌、旋后肌的运动机理,利用软件SolidWorks设计出了一种符合人体生物力学的外骨骼装置;然后,根据SMA弹簧收缩力与轴向拉伸长度的关系,对SMA弹簧进行了通电加热,弹簧产生的收缩力带动外骨骼装置完成对静止性震颤的被动抑制;最后,通过电机带动木质假手震动来模拟患者的发病状态,并借助Vicon动态捕捉系统记录前臂表面所贴附荧光球的运动数据。研究结果表明:前臂内外旋的角度有明显的下降,当分别将SMA弹簧拉伸至100 mm和120 mm时,其内外旋角度绝对平均值分别平均下降了45.07%和61.39%,该外骨骼装置可有效控制患者在震颤过程中的病症。该外骨骼的仿生性和柔顺性符合人体前臂的运动特性,其轻质、便携性可提高日常生活活动中的辅助效果,为上肢康复医疗领域提供新的视角和方法。 展开更多

关键词 可穿戴医疗设备 柔性外骨骼装置 弹簧驱动装置 震颤抑制特性 形状记忆合金(SMA) SOLIDWORKS 仿生性 运动捕捉

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穿戴式颈椎外骨骼控制系统研究 被引量：1

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作者 郑宏宇 石萍 +2 位作者 李素姣 方凡夫 喻洪流 《生物医学工程与临床》 CAS 2022年第5期531-538,共8页

目的 颈椎病的发病率呈逐年递增及年轻化的趋势,而市面上的颈部康复设备普遍存在智能化不足,体积过大或者是使用场合受限等情况。笔者提出一种穿戴式颈椎外骨骼控制装置,对实现其功能的控制系统进行研究。方法 可穿戴式颈椎外骨骼结构基... 目的 颈椎病的发病率呈逐年递增及年轻化的趋势,而市面上的颈部康复设备普遍存在智能化不足,体积过大或者是使用场合受限等情况。笔者提出一种穿戴式颈椎外骨骼控制装置,对实现其功能的控制系统进行研究。方法 可穿戴式颈椎外骨骼结构基于6连杆Stewart(斯图尔特)结构设计,包括电机驱动模块、固定支撑模块和活动关节组件。试制机械实验样机,重点对其控制系统的人机交互、动力驱动及主控制等模块进行设计与系统集成,并对实验样机进行功能测试。结果 穿戴式颈椎外骨骼控制装置能够实现纵向牵引和前屈/后伸15°/30°、左/右侧屈20°/-20°、左/右旋转15°/-15°等三维运动。该控制系统运动康复试验符合人体颈部康复训练相关舒适范围。结论 实验设计的控制系统能够实现穿戴式颈椎外骨骼控制装置牵引与3个自由度运动康复训练治疗功能,运动范围达到预期要求,证明了该穿戴式颈椎外骨骼控制系统原理的可行性。 展开更多

关键词 穿戴式颈椎外骨骼 颈椎病 控制系统 传感器

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可穿戴下肢外骨骼结构及自适应鲁棒控制研究 被引量：1

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作者 桓茜 王伟 +1 位作者 郑旭飞 李宇轩 《机械设计与制造工程》 2022年第12期67-71,共5页

外骨骼助行机器人具有非线性和强耦合性特征,控制策略设计是下肢外骨骼助行机器人试验样机设计的关键。针对传统线性PD控制存在外骨骼助行机器人动力系统稳定性不高的问题,采用一种自适应鲁棒PD控制策略对下肢外骨骼助行机器人进行控制... 外骨骼助行机器人具有非线性和强耦合性特征,控制策略设计是下肢外骨骼助行机器人试验样机设计的关键。针对传统线性PD控制存在外骨骼助行机器人动力系统稳定性不高的问题,采用一种自适应鲁棒PD控制策略对下肢外骨骼助行机器人进行控制设计。基于逆动力学方法建立外骨骼二自由度连杆机构动力学方程,基于MATLAB/Simulink平台分析下肢外骨骼助行机器人动力学模型的稳定性,结果表明,在外部信号扰动下系统模型的响应时间短,关节位置跟踪误差能快速趋于0,验证了自适应鲁棒PD控制策略控制外骨骼助行机器人具有良好的稳定性。仿真获得了髋、膝关节的力矩曲线,髋、膝关节的力矩均小于100 N·m,为下肢外骨骼的结构与驱动优化设计提供数据支持。 展开更多

关键词 可穿戴下肢外骨骼 自适应控制 动力学 位置跟踪误差 关节力矩

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