目录

摘要：

ABSTRACT

第一章 绪论

1.1 研究背景及意义

1.2 外骨骼机器人概述

1.3外骨骼机器人的国内外研究状况

1.3.1 国内发展状况

1.3.2 国外发展状况

1.4课题的研究内容

1. 外骨骼机器人总体方案设计

2. 动力学分析与仿真

第二章  穿戴式下肢外骨骼机器人设计理论及方案

2.1人体下肢骨骼生物学结构

2.2人体正常步态分析

2.3外骨骼助力机器人运动参数确定

2.4外骨骼机器人的自由度分配

2.5外骨骼机器人的总体方案设计

2.6本章小结

第三章 外骨骼机器人结构设计

3.1外骨骼机器人结构组成

3.2髋关节的结构设计

3.3膝关节的结构设计

3.4踝关节的结构设计

3.5外骨骼机器人驱动方式选择

3.6本章小结

第四章 外骨骼机器人Creo仿真分析

4.1 Creo仿真软件概述

4.2运动仿真分析

4.3踝关节有限元分析

4.4 膝关节有限元分析

4.5本章小结

第五章 结论

参考文献

致谢

摘要：穿戴式负重外骨骼机器人是辅助下肢有运动障碍的患者进行站立及行走活动的康复型机器人。随着我国经济发展，对康复机器人的需求越来越多，而国内研究刚刚起步，许多技术还不够成熟，还需要不断的深入研究。本论文对下肢外骨骼机器人进行了国内外文献的查阅和需求分析，针对机器人的机械总体结构、外骨骼系统运动学仿真与动力学分析进行了设计。首先，由于外骨骼机器人需要适用于人体结构，因此外骨骼机器人的机械结构设计需要明确人体尺寸及下肢运动范围。根据人体下肢结构和运动特征确定机器人关节自由度，选择合适的驱动方式并设计成可调节式。其次，在机械结构设计的基础上，对外骨骼机器人进行运动学和运动特性分析。运用拉格朗日方程建立动力学模型，为机器人控制奠定基础。最后，本文采用Creo三维软件对外骨骼机器人进行运动仿真。

关键词：外骨骼机器人；可穿戴式；动力学

ABSTRACT

Wearable exoskeleton robots are rehabilitation robots that assist patients with movement disorders in the lower limbs to perform standing and walking activities. With the economic development of our country, more and more demand for rehabilitation robots, and domestic research has just started, many technologies are not mature enough, but also need continuous in-depth research. In this paper, the literature on the exoskeleton of the exoskeleton of the lower extremities was reviewed and the demand analysis was carried out. The overall mechanical structure of the robot and the kinematic simulation and dynamic analysis of the exoskeleton system were designed. First of all, because the exoskeleton robot needs to be suitable for the human body structure, the mechanical structure design of the exoskeleton robot needs to define the human body size and the range of motion of the lower extremities. According to the structure and motion characteristics of the lower limbs of the human body, the degree of freedom of the joints of the robot is determined, an appropriate driving mode is selected, and the adjustable mode is designed. Second, based on the design of the mechanical structure, the kinematics and kinematics of the exoskeletal robot are analyzed. Lagrange equations are used to establish dynamic models and lay the foundation for robot control. Finally, Creo three-dimensional software is used to simulate the exoskeleton robot.

Keywords: exoskeleton robot; wearable; dynamics

第一章 绪论

1.1 研究背景及意义

随着社会的发展，诞生了一种用于康复医疗领域的新型机械结构，被称为康复器械，对于康复医疗器械的研究被推向高潮，越来越多的单位加入了这个行列。这种康复医疗器械是一种让人直接穿戴在身上的机械装置，用来为肢体伤残的患者提供动力，实现下肢的正常运动。

近年来，由于交通事故的频频发生，致使很多人肢体伤残，同时，由于快节奏的生活，给更多人带来了很大的压力，人口老龄化的问题也越来越严重。针对这一现象，研究人员研发出一种医疗器械，这种医疗器械通过各种驱动方式为患者提供动力，帮助他们恢复肢体运动功能。美国等一些国家的实验室和研究机构研制出了穿戴式外骨骼机器人，这种机器人可以为使用者提供充分的动力和耐力，从而使他们的耐力和负重能力得到加强，该机器人的应用为许多下肢残障患者提供了方便。

可穿戴式下肢外骨骼机器人是人机一体化系统，其主要作用是通过机械机构为使用者提供动力，帮助他们恢复正常的运动能力。现如今，在世界范围内，穿戴式下肢机器人的研究刚刚兴起，还处于一个技术不成熟的阶段，在这个全新的领域，还需要不断的探索。

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