机械结构设计和运动模拟分析一个下肢外骨康复机器人基于人机集成的机械结构设计和运动模拟分析

科学领域:

• 生物医学工程 生物医学工程
• 机器人技术 机器人技术 机器人技术
• 康复科学 康复科学 康复科学

背景情况:

• 人口老龄化需要先进的辅助技术.
• 下肢外骨架机器人提供了增强身体功能和帮助康复的潜力.

研究的目的:

• 设计和验证一个人机集成下肢外骨架康复机器人.
• 调查仿生设计的有效性和步行辅助的先进控制策略.

主要方法:

• 生物模拟外骨结构设计基于人类下肢生物力学.
• 使用Optitrack光学3D运动捕捉收集行走数据.
• 通过Denavit-Hartenberg (D-H) 参数和在Matlab中的模拟进行动力学分析.
• 一个BP模糊神经网络PID控制器的实施和测试.

主要成果:

• 制造的外骨架原型展示了安全和稳定的行走能力.
• BP模糊神经网络 PID 控制导致最小的超标 (5.5%) 和快速沉降时间 (0.49 秒).
• 达到约0.18米/秒的步行速度,步伐长度为32厘米.

结论:

• 拟议的下肢外骨架机器人有效地帮助患者恢复行走能力.
• 仿生设计和先进的控制策略提高了康复结果.
• 未来的研究应该解决速度,尺寸和重量的限制,以获得更广泛的适用性.