摘要：针对下肢康复外骨骼在使用过程中出现的运动偏差,基于人体外骨骼运动模型与调整模型,完成了下肢康复外骨骼的结构设计与运动学分析。运用人机偏差变量理论和人机相容理论,在人体外骨骼运动模型上添加被动自由度,建立了人体外骨骼调整模型。根据2种模型设计了下肢康复外骨骼,该外骨骼提供运动模式和调整模式,可通过人机滑动偏差检测装置切换使用模式。通过建立单侧外骨骼机械腿运动学模型,求解其运动方程和连杆变换矩阵。运用MATLAB和ADAMS软件对外骨骼模型和人体外骨骼模型进行运动学仿真,并对比分析仿真结果。结果表明:下肢康复外骨骼在矢状面内的运动空间可以覆盖人体末端运动轨迹,该外骨骼各关节仿真运动趋势与理论运动趋势基本一致;调整模式能够补偿运动模式产生的运动偏差,验证了下肢康复外骨骼机构设计的合理性。研究表明基于人机闭链设计的下肢康复外骨骼机构能够较好地补偿运动偏差,避免因人机滑动引起的人体二次损伤,为外骨骼的实用化设计与研究提供了理论基础。

关键词：下肢康复外骨骼 人体外骨骼调整模型 结构设计 运动学分析 

单位：天津工业大学机械工程学院; 天津300387; 天津市现代机电装备技术重点实验室; 天津300387