提出了一种二自由度空间8R并联机构用于人体髋关节康复。建立空间8R并联机构模型,运用螺旋理论对机构的初始位形及一般位形进行分析;采用D-H法建立空间8R并联机构的几何模型和运动学方程,得出了机构的运动学方程;运用Adams软件和理论计算共同验证了空间8R并联机构运动学方程的正确性,得出了机构在不同运动下,一个周期内的角位移变化规律。此空间8R并联机构性能稳定,能够进行平稳运动,可以有效提高髋关节康复效果。

分析了儿童髋关节发育不良等髋关节病的现状及治疗情况,提出了儿童髋关节头臼塑形运动治疗训练器的设计思路,讨论了该产品的设计理论依据和产品结构组成,最后介绍了该产品的临床应用及推广情况。

为提高军用外骨骼无滞后地完成运动跟随性的能力,设计了一种基于姿态传感器和薄膜压力传感器的外骨骼传感系统。通过传感系统采集并解算出的下肢关节角度和脚底压力作为信号输入,提出了一种基于BP神经网络的步态识别方法,并采用LabVIEW软件进行了仿真实现。通过对比发现髋关节角度特征值相较于膝关节角度特征值和踝关节角度特征值,可以更好地区分开各步态路况。同时步态识别仿真结果表明了设计的军用外骨骼传感器系统和提出的步态识别方法的合理性和可行性。

在分析人类负重外骨骼结构原理的基础上，针对其系统控制特点，设计了外骨骼结构液压驱动系统方案，并阐明其控制原理，建立了液压驱动系统数学模型。利用MATLAB/Simulink对其关节联动和行走性能进行仿真分析。搭建了实验平台，对其液压伺服控制和髋关节液压缸输出压力进行了实验研究。实验结果与仿真分析基本保持一致，其中髋关节液压缸阶跃响应时间约为480 ms，频率为1 Hz时其正弦跟踪误差最大为4°。实验证明：该液压驱动系统动作稳，响应快，可控性好。

针对气动肌肉驱动的髋关节康复训练装置存在时延、非线性和时变特性，设计基于参数模型的隐式广义预测控制器，并将其应用于髋关节康复训练装置的等速持续被动运动控制中。实验研究表明：在负载干扰变化下，隐式广义预测控制器具有控制精度高、抗干扰能力强等特点，同时对系统模型参数的变化有较好的适应能力：对提高类似医疗器械的控制性能有借鉴意义。