下肢可穿戴外骨骼機(jī)器人仿人機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)與運(yùn)動(dòng)控制研究.pdf

1、未來(lái)戰(zhàn)場(chǎng)上的作戰(zhàn)結(jié)果將在很大程度上決定于步兵是否能攜帶更多的高技術(shù)裝備。從發(fā)展歷程來(lái)看，步兵逐步從戰(zhàn)場(chǎng)上武器操縱者轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋€(gè)綜合武器系統(tǒng)的核心，并且未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)是將單兵和武器子系統(tǒng)、綜合頭盔子系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)/無(wú)線電子系統(tǒng)、軟件子系統(tǒng)、防護(hù)服與單兵設(shè)備子系統(tǒng)等五個(gè)子系統(tǒng)一體化整合。
　　為了占據(jù)新一輪軍備競(jìng)賽的制高點(diǎn)，發(fā)達(dá)國(guó)家均在單兵外骨骼技術(shù)預(yù)研上投入了大量人力、物力，為了消弭我軍與外軍在單兵裝備領(lǐng)域的技術(shù)差距，亟待加強(qiáng)這方面的研

2、究工作，以使我軍在新型單兵裝備中，能夠爭(zhēng)取相對(duì)優(yōu)勢(shì)。
　　為增加單兵作戰(zhàn)能力，以人為核心，同時(shí)具有機(jī)械的高負(fù)載能力、耐力、長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)動(dòng)能力[1]，設(shè)計(jì)出一款結(jié)合人工智能與機(jī)械的助力機(jī)器人。機(jī)械設(shè)計(jì)以人體下肢結(jié)構(gòu)參照，模擬人體下肢關(guān)節(jié)、運(yùn)動(dòng)自由度的分布，以達(dá)到人機(jī)高度協(xié)調(diào)。通過(guò)對(duì)人正常行走時(shí)步態(tài)的分析，規(guī)劃出主要關(guān)節(jié)隨的運(yùn)動(dòng)軌跡以及擬合出對(duì)應(yīng)算法。用Matlab將該算法進(jìn)行計(jì)算，獲得對(duì)應(yīng)關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)，再將該數(shù)據(jù)導(dǎo)入Adams所建的模

3、型，進(jìn)行動(dòng)力學(xué)仿真。仿真得出各個(gè)關(guān)節(jié)處驅(qū)動(dòng)器相關(guān)參數(shù)，為驅(qū)動(dòng)器的選型提供參數(shù)參考。經(jīng)過(guò)步態(tài)規(guī)劃，機(jī)器人可模擬正常人的步伐，仿真結(jié)果真實(shí)可靠。
　　EXO-P通過(guò)采集人行走時(shí)腳底的壓力特征作為判別人運(yùn)動(dòng)意圖的特征因素。通過(guò)采集的信號(hào)并集合相應(yīng)的算法得出機(jī)器人的執(zhí)行動(dòng)作。整個(gè)機(jī)器人系統(tǒng)共有16路壓力傳感器，其中雙足腳底8個(gè)壓力傳感器，小腿和大腿前后個(gè)兩壓力傳感器。除此之外，在踝關(guān)節(jié)、膝關(guān)節(jié)以及髖關(guān)節(jié)加有角度傳感器以調(diào)整機(jī)器人的位姿。<