气动助力机械腿机构设计及实验研究 工学硕士学位论文

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气动助力机械腿机构设计及实验研究
1.1引言
我国是中风病的高发地区之-，在北方城市，中风病已跃居死因的第-
位，在幸存者中约70%-80%的病人留有不同程度的残疾。并且，随着物质生活
条件的改善和生存环境的变化，中风发病率在我国呈上升趋势。所以深入研
究治疗中风后遗症的有效方法，对于提高中风病人的生活水平和减轻家庭及
社会经济负担具有重要意义11l。同时，由于交通运输工具的迅速增长，因交通
事故而造成神经性损伤或者肢体损伤的人数也越来越多。医学理论和临床医
学证明，这类患者除了早期的手术治疗和必要的药物治疗外，正确的、科学的
康复辅助训练对于肢体运动功能的恢复和提高起到非常重要的作用。
康复工程是现代科学技术与人体康复需求相结合的产物，其任务是研究
与开发人体功能评估、诊断、恢复、代偿以及重残者护理所需的各种设施121。
在康复训练中，被动运动所用到的各种器械需要采用驱动器来驱动。而康复
工程中的动力假肢、助力装置等也需要用驱动器来驱动。由于电动机控制容
易、能源来源方便等特点，以往得到较多的应用。但随着对安全性、柔顺性、
轻巧性的更多考虑，气动驱动器的应用正逐渐增加，-些新型气动驱动器例
如气动肌肉正引起人们的关注13l。作为仿生机械最基础的人工肌肉，气动肌
肉的研究-直引起人们的关注。采用传统的电机、气缸等驱动器来驱动仿生
机器已经成为制约其进-步发展的瓶颈，只有对驱动器和机械结构都实现仿
生才能使仿生机器具有更优良的特性I训。因此，在安全性和柔顺性方面具有
突出优势的气动肌肉将具有很大的发展前景。
下肢助力装置是-种可以辅助人们行走的人机系统，它将人和两足步行
机器人结合在-起，利用人的智能来控制机器人的行走，简化了自主行走式
两足机器人最为常见的步态规划和步态稳定性问题，同时它又可以提供动力
协助人的行走，增强人们行走的能力和速度，缓解人在大负重和长时间行走