摘要：针对下肢康复外骨骼在结构和功能上的不足，设计了一种具备直立步态训练与坐式移动辅助功能的可变形两相康复外骨骼，通过优化运动学与动力学模型，提升了人机协同性能。首先，基于D-H参数法建立了外骨骼正运动学模型，采用几何法求解了逆运动学，推导出了关节角度与末端位姿之间的关系；然后，结合拉格朗日方程构建了动力学模型，计算了髋关节与膝关节的理论关节力矩，并利用MATLAB拟合步态数据生成了理论曲线；最后，使用ADAMS虚拟样机仿真验证了模型的准确性，搭建了实物样机，进行了直立步态训练、坐姿轮椅代步实验，采集了实验数据，并将其与仿真实验结果进行了对比。研究结果表明：样机实验数据与仿真实验的关节角度及力矩曲线呈现出同步周期性变化趋势，髋、膝关节的角度位移误差分别不超过4.4%和6.7%，力矩误差不超过4.3%和3.5%；误差主要源于模型简化、摩擦效应及质心偏移，但整体偏差处于可接受范围；在直立步态训练实验中，样机步态运动稳定，质心在矢状面的水平位移误差不超过20 mm，验证了结构设计与控制方案的合理性。
文章目录
0 引 言
1 外骨骼结构设计
2 外骨骼运动学分析
2.1 立式外骨骼正向运动学
2.2 立式外骨骼逆向运动学
2.3 坐式外骨骼运动学分析
3 外骨骼动力学分析
4 外骨骼动力学仿真
4.1 动力学理论计算
4.2 ADAMS仿真
5 外骨骼实验验证
5.1 直立步态训练实验
5.2 坐式移动辅助实验
6 结束语
