下肢外骨骼研究一直是外骨骼发展研究领域的热门。在下肢外骨骼的研究中主要分为两种驱动类型,即有动力系统驱动和无动力被动式下肢外骨骼;在有动力驱动的下肢外骨骼中,又分为刚性下肢外骨骼和柔性下肢外骨骼。对两种不同驱动类型的下肢外骨骼研究进行综述分析,介绍其发展状况、结构原理、装备的优势和不足,分析了它们的性能,以及在以后的研究中需要注意的关键技术。

开发了一种有腰部助力机构的可穿戴搬运助力机器人。通过一种多轴单自由度腰部助力机构,为搬运助力机器人提供腰部助力,实现了全程与穿戴者腰部很好的贴合。本文对可穿戴机器人的搬运助力效果进行了分析计算。为了验证机器人的原理,制作出了试验样机,并进行了不同载荷下的搬运助力实验。实验结果证明了机器人的合理性和有效性。

以尼龙织物为基底材料和正摩擦材料,聚氨酯(PU)为负摩擦材料,聚二甲基硅氧烷(PDMS)为密封材料,导电银浆为电极层,在负摩擦层和电极层之间添加聚酰亚胺(PI)薄膜作为增强层,设计并制备一种基于摩擦纳米发电机(TENG)的气囊式可穿戴摩擦电传感器。利用扫描电子显微镜和电子示波器对该柔性器件的微观结构与输出性能进行表征,探究了PI膜厚度、气囊内部充气量、外部施加压力及其作用频率对输出性能的影响。结果表明:当PI膜厚度为15μm、充气量为1mL、压力作用频率为3Hz时输出性能最佳,达到电荷饱和状态后输出电压可达15V。由于气囊密封结构独特的回弹性和对外界压力变化的响应敏感性,该器件具有良好的灵敏度(0.34V/kPa)、优良的稳定性和防水性,可实现人体运动行为的实时检测,在可穿戴传感领域具有很大潜力。

针对呼吸类疾病患者的呼吸状态监控需求，设计提出一款可穿戴呼吸测量系统。该系统基于热式流量传感器，可实现呼吸信号的采集，系统可穿戴，易于推广普及；采用基于线性回归的标定算法，可自动识别数据阶次，选择拟合曲线，提高测量精度；验证了测量系统设计方案的可行性，对比了不同方案下传感器的输出结果，并进行实际呼吸测试；提出一套人体呼吸特征参数计算方法，可获得呼吸频率、潮气量等肺容量参数，以利于后续医疗分析。实验表明，该呼吸测量系统可以解决人体呼吸状态的实时监控问题，在呼吸医疗领域有较好的应用前景。