机械工程学报

作者：李照童, 杨玉维, 李彬, 赵磊, 刘凉, 马跃, 刘祺

单位：1. 天津理工大学天津市先进机电系统设计与智能控制重点实验室 天津 300384;2. 机电工程国家级实验教学示范中心(天津理工大学) 天津 300384

关键词：膝关节外骨骼,人-机并联研究原型,仿生灵巧包容度,多体运动学,尺度综合；

基金：国家重点研发计划 (2017YFB1303502)、膝关节外骨骼机器人关键技术研发(10101/70305901)和国家自然科学基金(52205030, 52205029)资助项目。

针对人体步态周期的摆动相与承载相生物力学特征，创新性的提出一种集变胞仿生膝关节外骨骼机器人与具有“J”型轨迹特征运动副人体等效下肢为一体的人-机并联研究原型，在深入解析其变胞运动承载仿生工作机理的基础上，系统提出一种多体运动尺度综合方法。该方法首先基于多体运动学，系统构建人-机并联运动学模型；其次针对该外骨骼对其穿戴位置滑移与下肢个体差异的有效几何包容，提出一种新型运动学综合性能评价指标——仿生灵巧包容度；再次将多体运动尺度综合问题归结为一类多目标优化问题；最后计及不同人群的步态差异性，采用压缩粒子群算法，深入开展膝关节外骨骼系统多体运动尺度综合数值仿真。通过仿真数据对比与参数敏感性分析，佐证该膝关节外骨骼机器人所具有的变胞仿生运动学综合性能，以及多体运动尺度综合方法的合理性与有效性，为后续研究原型承载有效性的相关研究，提供理论基础。

来源：2023年第5期

《机械工程学报》期刊编辑部

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