基于弹性装置驱动的外骨骼动力学研究

基于被动式弹性助力原理,设计了一款外骨骼装置.首先,根据人体步态特点,讨论了目前外骨骼设计原理以及助力性能,发现现有被动式外骨骼助力效果并不显著,在此基础上提出了以多级能量锁止机构控制,重力势能与动能双效储能相结合的助力原理,依据该原理设计了外骨骼装置,并建立了外骨骼动力学模型.其次,利用外骨骼动力学模型对人体释能和储能阶段的髋关节转矩与髋关节做功进行了研究,得出该外骨骼在释能阶段能有效降低髋关节做功值且在储能阶段能有效降低人体关节冲击转矩值的结论.最后,以髋关节处杆长以及弹簧刚度作为变量对外骨骼进行了动力学性能优化,结果显示人体髋关节的做功值下降了33.42％.