为满足越来越多的脑卒中患者辅助行走和康复训练的需要,设计了一款下肢外骨骼机器人模型,采用D-H参数法建立踝关节、膝关节、髋关节坐标系,推演出步态周期内的坐标方程。为了安全起见,要求脑卒中患者步行速度慢且步长短,利用CoG(Center of Gravity,重心地面投影点)作为步态规划中的稳定性判断依据,并用Robotics Toolbox for Matlab仿真,结果表明下肢外骨骼康复机器人在康复训练过程中各关节具有连续且稳定的步态轨迹,为后续脑卒中患者使用的下肢外骨骼康复机器人样机研制提供了必要的理论依据。

为提高下肢外骨骼机器人上楼梯的稳定性,合理的步态规划与误差校正是至关重要的两个方面,为此,提出一种上楼梯过程中零力矩点(ZMP)的在线校正方法。首先,建立下肢上楼梯的运动模型,并进行运动学分析,利用5次B样条曲线进行下肢关节轨迹规划。其次,针对由穿戴过程中人不稳定扰动作用造成的实际与规划ZMP轨迹之间的较大误差,采用在线ZMP校正进行调节。最后,通过仿真和实际实验证明,这种在线校正能够明显减小机器人的ZMP误差,提高机器人ZMP的稳定裕度,保证下肢机器人系统的整体稳定性。

通过设计的一种下肢外骨骼机器人,建立下肢外骨骼的动力学方程及其电液伺服控制系统的阀控液压缸模型.针对下肢外骨骼步态控制过程中电液伺服位置控制系统的非线性、外在干扰等问题,设计了一种模糊PID滑模控制系统,通过滑模控制的切换函数,在不同情况下,结合模糊控制、PID控制的特点,选取不同的控制方式,并通过仿真分析,获知该控制器是有效可行的.

近年来,下肢外骨骼机器人的应用越来越广泛。研究者把下肢外骨骼机器人的驱动方式分为四类,即液压驱动、气压驱动、电机驱动及人工肌肉驱动,并分别介绍了这四种方式的工作原理,阐述其优缺点,最后对其未来的发展趋势进行展望。