文档介绍：国内图书分类号::10213国际图书分类号:621密级:公开工程硕士学位论文下肢助力外骨骼机构设计与研究硕士研究生:蒋靖导师:付宜利教授申请学位:全日制工程硕士学科:机械工程所在单位:机电工程学院答辩日期:2012年7月授予学位单位:哈尔滨工业大学Classified Index: : 621Dissertation for the Master Degree in EngineeringRESEARCH AND MECHANISM DESIGNOF LOWER LIMB POWER EXOSKELETONSCandidate:Jiang JingSupervisor: YiliAcademic Degree Applied for:Master of EngineeringSpeciality:Mechatronics EngineeringAffiliation:School of Mechatronics EngineeringDate of Defence:July, 2012Degree-Conferring-Institution:Harbin Institute of Technology哈尔滨工业大学工程硕士学位论文-I-摘要外骨骼研究已成为国内外机器人技术领域研究的热点。外骨骼机器人能够有效结合人类的智慧和机器人的强壮,让复杂环境下的负重难题不复存在。随着单兵作战装备重量的提高,一款适用于士兵穿戴,能有效提高士兵负重能力,且适用于各种复杂环境的外骨骼机器人具有极大的应用前景。本论文围绕下肢助力外骨骼的机械驱动系统设计、运动学和动力学分析、传感系统设计及仿真和实验等关键问题进行了深入的研究。在对人体下肢运动机理进行仔细分析的基础上,本论文对下肢助力外骨骼的机械驱动系统进行了设计和研究。根据仿生设计的方法,对外骨骼的髋关节、膝关节和踝关节等结构进行了设计,并对髋关节、大腿连杆、小腿连杆等关键零部件进行了有限元力学分析;最后结合关节肌肉运动机理,对外骨骼液压驱动系统方案进行了设计。针对外骨骼机械结构,本论文对下肢助力外骨骼进行了运动学及动力学分析。对外骨骼机械腿进行D-H建模,求解运动学正解,采用微分变换法求雅克比矩阵。然后采用拉格朗日功能平衡法,对外骨骼进行动力学求解。根据外骨骼整体结构和控制策略,本论文对下肢助力外骨骼的传感系统进行了设计。通过分析人体足底压力分布信息,对压力传感器进行了选取和布位,并设计传感鞋,保证采集压力的可靠性和传感器的安全性。选取了合适的关节转动角度传感器,实现对外骨骼进行准确的控制。最后,本论文对下肢助力外骨骼进行了仿真分析及实验研究。仿真分析主要包括关节仿真和行走仿真;实验研究则包括穿戴舒适性试验、关节信息采集实验、步态信息采集实验和外骨骼关节驱动实验等。仿真与实验结果表明,下肢助力外骨骼机械结构设计合理可靠、穿戴舒适,能够满足外骨骼负重和灵活性要求。关键词:下肢助力;外骨骼机器人;结构设计;运动学与动力学哈尔滨工业大学工程硕士学位论文-II-AbstractResearch on exoskeleton has e hotspot ofrobotic technology at home and robot bine with the wisdomof human being and the strength of robot effectively, solvingthe problemon weight-bearing plex environments. With the weight improvement of individual combat equipment, Exoskeleton Robot that suits for the soldiers, has great potential applications,which is designed toimprove the Weight capacity of soldiers inthe various complex environment. The paper has a further study on thedesignofmechanical drivesystem, analysis of kinematicsand dynamics, design of sensing system,and the simulation and experiment of Lower Limb Power on