基于人机5杆模型的下肢外骨骼系统设计

• 作者: 吴海杰 张秀峰 杨巍 杨灿军
• 来源期刊: 浙江大学学报（工学版）
• 学科: 工学
• 关键词: 下肢康复 外骨骼 机器人 人机耦合系统
• 年，卷（期）: 2014,（3）
• 所属期刊栏目: 机械工程
• 页码范围: 430-435,444
• 页数: 7页
• 分类号: TH122
• 语种: 中文
• DOI: 10.3785/j.issn.1008-973X.2014.03.008

摘要

针对日益增多的脑卒中病人和脊椎损伤病人康复训练需求,分析了人体下肢驱动自由度,设计出一种基于跑步机上行走训练的下肢外骨骼系统,将康复理疗师的训练经验与机器人的大功率以及可重复操作性集成于一体.利用人机耦合系统5杆模型,建立动力学方程并推导出髋、膝关节驱动力矩,为对应关节的驱动电机选型提供参考依据.为了获取正常人体在跑步机上行走的步态,利用光学动作捕捉系统采集正常人体在跑步机上行走时的特征点数据,结合人机耦合系统5杆模型推导出髋、膝关节角度值,作为患者在跑步机上康复训练的标准步态的参考.通过患者康复训练临床实验,验证了系统的可行性与可靠性,其实验结果与患者实际病情相符合.该外骨骼系统为脑卒中病人提供了一种科学的康复训练平台.