下肢外骨骼机器人步态检测系统的设计.pdf

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1、机安装于车体上，左右螺套分别固定安装于左右械手两部分结构，其结构布置如图4所示。下肢外骨骼机器人步态检测系统的设计轮支承架上。1.2移动系统结构设计Thedesignofthedetectionsystemforthewalkinggaitofthelowerextremityexoskeletonrobot目前，机器人的移动系统主要有：轮式、腿1,22,42,32式、履带式[4]。轮式的移动系统具有机械结构简柴虎，侍才洪，陈炜，张西正1,22,42,32chaihu,Shicai-hong,chenWei,Zhangxi-zheng单、移动速度快和易控制的特点，但

2、是对于复杂（1.南方医科大学生物医学工程学院，广州510515；2.军事医学科学院卫生装备研究所，天津300161；环境的适应能力差；腿式移动系统虽具有很强的3.天津理工大学机械工程学院，天津300184；4.军事交通学院军事物流系，天津300161）地面适应性和较好的机动性，但是该形式移动系图4混合式救援物资输送装置结构布置摘要：本文以下肢外骨骼机器人系统为研究对象，以C8051F040单片机为核心，设计了一种步态检测系[5,6]统运动速度慢，控制复杂；履带式移动系统具其中，救援物资储运装置主要起到贮存不同统，用于下肢外骨骼机器人系统中人体行走运动信息的检测和行走

3、步态的判定。首先介绍了人有良好的越障性能及较强的适应性。因此，设计种类救援物资的作用，其结构如图5所示。体行走步态周期概念并对其进行步态划分，然后利用压力和倾角传感器设计人体足底压力信号中考虑采用履带式移动系统，符合救援机器人在采集系统和下肢髋、膝关节的运动角度检测系统，最后利用C语言设计步态判定程序，用于识行驶稳定性和复杂地面适应性上的要求。考虑到别并输出人体当前行走步态，并进行相关实验。经过试验验证，该系统可以实时、精确地采集到人体行走中下肢关节运动角度信号和脚底压力信号，可以输出人体当前行走步态编码值。实复杂行驶环境和安装空间限制，行走系统设计方验结果证明该系

4、统是可行的，为下肢外骨骼机器人行走控制提供实验平台和研究基础。案最终确定的结构如图3所示。关键词：外骨骼机器人；单片机；步态识别中图分类号：TP273文献标识码：A文章编号：1009-0134(2013)08(上)-0003-05Doi:10.3969/j.issn.1009-0134.2013.08(上).02图5救援物资储运装置0引言息是外骨骼系统的运动的基础信号，因此，在外该救援装置伸缩臂部分由两个直流电机同步外骨骼机器人是一种结合了人的智力和机器骨骼系统中对人体运动信号进行采集的系统十分驱动。伸缩臂由两节滑道组成。下滑道上安装直人动力的人机一体化可穿戴智能装

5、置，能够辅助重要。流驱动电机及齿轮，上滑道安装齿条，在电机驱或增强人体的生理机能，如防御、行走、负重这里针对下肢外骨骼机器人系统中的人体，图3行走系统结构简图以单片机C8051F040为处理核心，利用压力传感器动下齿条可以实现前后滑移，可将救援物资直接等，提高使用者的作业能力。外骨骼机器人是一由图3可以看出，主动轮支承于前后轮之间的运输到被救援对象面前，或者在机械手的协助下门新兴的机器人技术，已经成为国际上研究热点和倾角传感器，设计了一款下肢外骨骼系统中人支承架上，驱动电机支架也固联于支承架上，前抓取物资送达被救援对象。机械臂结构是抓取装之一。外骨骼机器人技术可以应

6、用于军事、医体行走运动信息的检测系统，用于检测人体行走后轮分别与前后轮支承轴通过键联接。驱动轮置置设计中另外一个重要环节。机械臂结构中包括疗、旅游、救灾等众多领域，有着很好的应用前中足底压力和下肢各个关节运动角度变化，识别于行走系统上方降低了地面冲击对驱动电机及减五个自由度，结构简图如图6所示。景，因此许多国家开展外骨骼机器人技术的研究当前人体行走步态，为下肢外骨骼机器人的行走速齿轮的影响，有利于提高机器人行驶稳定性，控制提供实验平台和理论基础。工作，并成功研制出外骨骼机器人。例如美国伯同时可以提高移动系统在复杂环境下工作的安全克利大学的BLEXX系列下肢外骨骼机器

7、人、洛克1人体行走步态周期及划分性和稳定性。驱动轮、诱导轮和支承轮上加工有希德公司的HULC外骨骼、美国雷神公司的XOS系人体在正常行走时，一个步态周期可定义为轮齿，可以防止打滑，提高电动机扭矩的传递效列外骨骼、日本筑波大学研制的HAL系列商业外从一侧脚跟着地起到同侧脚跟再次着地结束，其率。前后轮支承轴通过轴承支承于车身上，其中[1,2]骨骼等。中每条腿可分为支撑相和摆动相。支撑相指一条支承轴与轴承内圈形成间隙配合，中间加涂润滑外骨骼机器人系统中，人是控制中心，外骨腿的脚跟着地到该侧腿的脚尖离地的这段时间，油减少摩擦，便于变距过程中前后轮支承轴相对骼控制器利用置