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《哈尔滨工程大学》 2012年
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下肢外骨骼助力机器人系统研究

杨杰乾  
【摘要】:随着科学技术的不断发展,外骨骼式机器人作为一种典型人机一体化助力装置,在生物医学和军事领域等得到了越来越多的重视。下肢外骨骼助力机器人根据拟人化思想设计,能够与使用者的下肢有机地结合在一起,模仿正常人体下肢生理结构和运动特点,使二者协调运动,具有一定研究价值和市场前景。 对外骨骼式机器人的国内外发展研究现状进行了综述,分析了人体下肢关节运动参数,确定了机器人的总体机构方案,分析了膝关节的瞬心轨迹,确定了控制方案。 分析了人体下肢运动机理,采用hill三元素肌肉模型建立了下肢骨骼肌模型,通过SimMechanics进行了人体下肢建模和仿真分析。 基于拉格朗日法推导了机器人动力学数学模型,建立了机器人位置控制模型,并且在MATLAB软件中的Simulink和SimMechanics模块下进行了位置控制仿真分析,建立了阻抗控制模型,对机器人进行了控制仿真分析。 设计研制了下肢外骨骼助力机器人系统的实验样机,并基于dSPACE半物理仿真实验平台对机器人系统进行了实验研究。主要包括直流电机伺服控制实验、不同周期空载和带负载情况下单腿步态轨迹控制实验、双腿步态轨迹协调控制实验和真人实验。
【学位授予单位】:哈尔滨工程大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2012
【分类号】:TP242

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【引证文献】
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 张倩;下肢外骨骼康复机器人的机构设计与分析[D];电子科技大学;2013年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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中国博士学位论文全文数据库 前2条
1 陈峰;可穿戴型助力机器人技术研究[D];中国科学技术大学;2007年
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中国硕士学位论文全文数据库 前9条
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6 张杰;脑卒中瘫痪下肢外骨骼康复机器人的研究[D];浙江大学;2007年
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8 赵豫玉;穿戴式下肢康复机器人的研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
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【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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10 包建东;王昌明;何云峰;;人—枪模型的建立及仿真分析[J];兵工学报;2009年05期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
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9 郑美萍;;杨杨500米速滑弯道技术动作分析[A];第十届全国运动生物力学学术交流大会论文汇编[C];2002年
10 张秀丽;;能量法在运动生物力学中的应用探析[A];第十届全国运动生物力学学术交流大会论文汇编[C];2002年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 刘攀;绳索牵引机器人及虚拟重力系统研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
2 郭北苑;高速列车驾驶界面人因适配性设计理论与方法研究[D];北京交通大学;2010年
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8 佟丽娜;基于力学量信息获取系统的人体摔倒过程识别方法研究[D];中国科学技术大学;2011年
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10 段铁城;基于人机工程学的油锯伐木作业姿势研究[D];东北林业大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 吕海霞;人性化设计理念在食品包装设计中的体现[D];河北大学;2009年
2 彭锦波;助行机器人机构设计及样机研制[D];哈尔滨工程大学;2010年
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5 陆露;套装式助力机器人控制方法的研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
6 王道明;主从式MIS机器人的运动控制研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
7 包世萍;套装式机器人设计与实验研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
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【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前2条
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中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 伊蕾;助行康复机器人控制策略研究[D];哈尔滨工程大学;2012年
中国硕士学位论文全文数据库 前2条
1 牛彬;可穿戴式的下肢步行外骨骼控制机理研究与实现[D];浙江大学;2006年
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【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 胡建元,黄心汉;机器人刚度控制及实验研究[J];兵工自动化;1994年04期
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中国博士学位论文全文数据库 前3条
1 李晓明;基于外骨骼技术的机器人远程控制[D];浙江大学;2004年
2 王斌锐;异构双腿行走机器人研究与开发[D];东北大学;2005年
3 陈峰;可穿戴型助力机器人技术研究[D];中国科学技术大学;2007年
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1 郑奇;双自由度类人上肢的设计及气动执行器的研究[D];天津大学;2004年
2 胡宇川;偏瘫上肢复合运动康复训练机器人的研制[D];清华大学;2004年
3 任宇鹏;辅助上肢运动功能康复机器人的控制和评价系统研究[D];清华大学;2004年
4 王辉;智能假肢的控制机理及控制系统研究[D];河北工业大学;2005年
5 颜庆;下肢康复机器人控制及实验研究[D];哈尔滨工程大学;2004年
6 于海波;并联式踝关节康复机器人系统设计[D];燕山大学;2006年
7 孙广艳;人体髋关节运动生物力学模型研究[D];大连理工大学;2006年
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10 高志军,颜国正,丁国清,颜德田;基于多机器人臂间协作的通信机制的设计与实现[J];系统工程与电子技术;2001年12期
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中国重要报纸全文数据库 前10条
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2 本报记者 王春 实习生 黄若雪;信不信由你,这些都是机器人干的[N];科技日报;2011年
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4 思哲;考古机器人诞生记[N];中国文化报;2013年
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7 叶星 马浩剑;年产12000套机器人[N];常州日报;2013年
8 刘健;机器人:是福还是祸?[N];北京日报;2013年
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10 MEB记者 谭思敏;机器人产业呼唤“三链”协同发展[N];机电商报;2014年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
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3 杨茂;群体机器人系统分布式协同控制方法与协同行为分析[D];吉林大学;2010年
4 白相林;水平井牵引机器人关键技术研究[D];哈尔滨工业大学;2010年
5 刘贞;基于无线传感器网络的机器人分布式导航方法研究[D];哈尔滨工业大学;2009年
6 郭彤;基于钹形压电复合驱动的微小管内机器人技术研究[D];浙江大学;2005年
7 舒庆;防风固沙草方格铺设机器人设计及动力学分析[D];东北林业大学;2007年
8 陈云兰;机器人臂振动系统的控制及稳定性研究[D];天津大学;2010年
9 杨永明;群体机器人系统协同行为研究[D];吉林大学;2009年
10 魏娟;煤矿救援机器人系统运载车关键技术研究[D];西安科技大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 韩冷飞;深海作业型机器人防滑控制研究[D];中南大学;2008年
2 李红旗;机器人在未来战场上的配置优化研究[D];南京理工大学;2009年
3 蔡慧玲;基于802.15.4的机器人网络[D];上海交通大学;2010年
4 王聪颖;障碍环境中的多机器人编队研究[D];浙江大学;2010年
5 张林;家庭清扫机器人的电源自动对接系统[D];哈尔滨工业大学;2008年
6 朱顺利;基于行为的自主清扫机器人的研究[D];江西理工大学;2008年
7 薛匡正;脑控机器人系统运动控制算法研究[D];大连理工大学;2010年
8 王冉冉;仿鱼机器人稳态游动的水动力性能研究[D];哈尔滨工业大学;2010年
9 阮晓燕;胶囊机器人空间万向旋转磁场驱动控制方法[D];大连理工大学;2010年
10 王醒策;基于强化学习的多机器人编队方法研究[D];哈尔滨工程大学;2002年
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