下肢外骨骼机器人优化设计与人机工程学应用

"下肢外骨骼机器人优化设计与人机工程学在康复行走机器人中的应用" 本文主要探讨了下肢外骨骼机器人在设计和优化方面的关键知识点，特别强调了人机工程学的重要性和下肢外骨骼机器人的总体机械结构。 在第二章中，下肢外骨骼机器人的优化设计被提到了重要位置。设计过程中面临的主要问题包括机构的干涉和使用者的舒适度。考虑到人体工程学，设计时需要兼顾人体的解剖学、生理学和心理学因素，以确保机器与使用者之间的良好交互。此外，由于外骨骼会与地面接触并影响到用户的步态，因此设计时需将使用者和外骨骼视为一个整体，合理分配两者功能，以适应环境变化并保持系统的优良性能。 2.2.1 人机工程学概述部分，国际人机工程学学会的定义指出，这门学科是研究人、机器和环境之间的相互作用，目的是通过科学的方法找到最佳参数，以实现系统的高效运作。在下肢外骨骼机器人的设计中，这一理念体现在充分考虑患者的需求，注重使用者的舒适度，以及在与地面交互时保护使用者的踝关节。 2.2.2 下肢外骨骼的总体机械结构描述了一个专为脊髓损伤在T5以下截瘫患者设计的单腿三自由度机构。这个机构包含髋关节、膝关节和踝关节的运动，其中髋关节和膝关节由伺服电机驱动，而踝关节则采用气弹簧来限制运动并吸收冲击能量，以保护使用者。这一设计考虑了机器人在与人体共享工作空间时的运动范围，旨在实现有效的康复治疗。 此外，文献还提到了朱小标的硕士论文，其中涉及下肢外骨骼康复行走机器人的控制系统设计，研究了如何通过控制策略优化机器人的运动，避免机械结构的干涉，并结合正常人的步态数据验证其合理性。控制系统的优化对于确保机器人的稳定性和用户的安全至关重要。 下肢外骨骼机器人的设计涵盖了机械结构优化、人机工程学原则的应用以及控制系统的设计，这些都直接影响到机器人的性能和使用者的康复效果。通过不断的研究和改进，下肢外骨骼机器人有望成为更高效、更人性化的康复工具。