下肢外骨骼康复机器人仿真和试验分析
曲海军1
李天亮1
刘建慧1
秦小俊1
杨永强1
李强2
王金武3
倪国骅1
赵东亮4
王建平1
1.河南理工大学 机械与动力工程学院,河南 焦作 4540002.河南优德医疗设备股份有限公司,河南 开封 4755003.上海交通大学 第九人民医院,上海 2000114.河南省洛阳正骨医院(河南省骨科医院),河南 洛阳 471000
摘要：目的 为了帮助下肢运动障碍者进行有序康复训练,设计一种下肢外骨骼康复机器人,动力源驱动下肢交叉摆动模拟人类正常步态行走,实现双下肢协调运动,帮助下肢运动障碍者完成康复训练.方法 建立外骨骼机器人三维模型、下肢外骨骼机器人D-H模型,对下肢外骨骼康复机器人进行正、逆运动学分析,并将模型导入ADAMS,创建运动副与驱动函数进行运动学仿真,在此基础上制作样机并进行动力学测试试验分析.结果 正、逆运动学验证了外骨骼康复机器人空间运动的合理性,ADAMS运动仿真结果与理论计算具有良好一致性,从而保证设计的下肢外骨骼结构与穿戴者下肢同步协调.仿真分析发现理论计算和仿真的误差主要来源于驱动函数误差,动作误差最大为2.15 cm.试验验证髋关节、膝关节运动与参考输入运动具有一致性.但是运动存在误差,髋关节平均误差为5.57°,膝关节平均误差为5.45°,实验发现电机扭矩不足是引起运动误差的首要因素,其次是零件加工误差和装配误差.结论 通过理论计算、仿真与试验分析验证了方案的可行性,发现驱动误差、零件加工精度和装配精度可带来误差.研究结果可为进一步完善机器人性能和研究康复机器人动力学影响因素提供基础和参数依据.
关键词：康复外骨骼机器人ADAMS仿真运动学动力学试验
分类号：TP242(自动化技术及设备)TH122(机械设计、计算与制图)
资助基金：中国残疾人联合会残疾人辅助器具专项项目(2021CDPFAT-14)国家自然科学基金(31370999)
论文发表日期：2024-06-28
在线出版日期：2025-08-15（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：10( 115-124 )
英文信息