下肢外骨骼机器人动力学建模分析

摘要

下肢外骨骼机器人是一种仿人体下肢运动的机械助力和辅助系统,外骨骼的动力学模型对机械装置和控制算法的设计具有重要的影响。基于一种电机驱动的下肢外骨骼机械结构,在人体矢状面内建立了外骨骼的七杆机构,在求解关节力学性能参数的过程中,采用拉格朗日动力学方法建立了单脚站立、双脚不完全触地站立两种步态下的力学方程,求解得到了各关节的力矩方程,并利用ADAMS动力学平台仿真了外骨骼机器人的行走过程,求解得到了步态周期中髋部和膝部的力矩变化曲线,仿真结果为下肢外骨骼的优化设计及控制策略分析提供了有力支撑。