膝关节外骨骼机器人自适应变刚度承载优化研究

摘要

针对人体膝关节转动瞬心的运动规律,以及下肢在支撑相运动过程中需要外骨骼提供较高的辅助承重刚度、摆动相中外骨骼与膝关节运动空间相匹配兼容等特点,提出一种新型自适应变刚度膝关节外骨骼机器人。以此为研究原型,采用拉格朗日法构建了膝关节外骨骼转动部分系统动力学模型,并以此为基础在Matlab平台上开展了其负载优化仿真研究,最终得到膝关节外骨骼在支撑相平均可以承载63.93%人体膝关节运动载荷的优化结果,进而验证了膝关节外骨骼运动承载的辅助性能,同时验证了变刚度承载优化方法的有效性。