无动力下肢外骨骼机器人,可运用于医疗康复、运动助力以及负载作业等场景。系统阐述了无动力下肢外骨骼机器人的发展背景及助力形式;对国内外无动力下肢外骨骼机器人的研究历程进行综述,按多关节和单关节进行分类,重点总结了两类机器人的结构、特点、优劣势以及效能评估等;围绕无动力下肢外骨骼机器人的关键技术与未来发展趋势进行了分析与展望。

提出两种3-RPS并联机构,其分支运动链均由一个转动副R、一个弧形移动副P和一个球铰S构成。第一种并联机构的驱动副轴线共线,第二种的驱动副轴线相互平行。运用螺旋理论,对这两种并联机构的自由度、位置反解、传动效率系数进行分析。第一种并联机构动平台的转动中心为弧形连杆的中心,动平台绕Z轴的旋转相对其他两个方向的旋转具有解耦性;第二种并联机构动平台的转动中心是各支链球铰中心与弧形连杆中心连线的3条直线的交点,此交点随动平台的位姿变化而变化;此外,它们的传递效率系数与支链球铰的移动方向有密切关系。

提出两种具有弧型移动副的RPS并联机构,其分支运动链均由一个转动副R,一个弧形移动副P和一个球铰S构成。运用螺旋理论,对这两种并联机构的自由度、位置反解、工作空间进行分析。第一种并联机构动平台的转动中心为弧形连杆的中心,动平台绕Z轴的旋转相对其它两个方向的旋转具有解耦性;第二并联机构动平台的转动中心是各支链球铰中心与弧形连杆中心连线的交点,此交点随动平台的位姿变化而变化;此外,第二种并联机构的工作空间比第一种并联机构的工作空间小。这两种并联机构结构简单、灵活度较高,可应用于虚轴机床、航空模拟设备、医疗设备等领域。