| 摘要 | 第4-6页 |
| ABSTRACT | 第6-7页 |
| 1 绪论 | 第11-17页 |
| 1.1 研究背景及意义 | 第11页 |
| 1.2 国内外下肢动力外骨骼的发展和研究现状 | 第11-13页 |
| 1.2.1 国外下肢动力外骨骼的发展和研究现状 | 第11-13页 |
| 1.2.2 国内下肢动力外骨骼的发展和研究现状 | 第13页 |
| 1.3 论文研究的主要内容、技术路线和关键技术 | 第13-17页 |
| 1.3.1 主要研究内容 | 第13-14页 |
| 1.3.2 技术路线 | 第14页 |
| 1.3.3 关键技术 | 第14-17页 |
| 2 人体下肢结构及行走步态研究 | 第17-25页 |
| 2.1 引言 | 第17页 |
| 2.2 人体下肢生理结构 | 第17-19页 |
| 2.2.1 髋部及运动功能 | 第17-18页 |
| 2.2.2 膝部及运动功能 | 第18页 |
| 2.2.3 踝部及运动功能 | 第18-19页 |
| 2.3 人体下肢主要参数 | 第19-21页 |
| 2.3.1 基于空间坐标系下的人体参数 | 第19-20页 |
| 2.3.2 下肢各关节自由度及活动度 | 第20-21页 |
| 2.4 人体基本步态参数 | 第21-23页 |
| 2.4.1 步态的特征参数 | 第21-22页 |
| 2.4.2 步态的运动参数 | 第22-23页 |
| 2.5 本章小结 | 第23-25页 |
| 3 下肢外骨骼装置运动学分析 | 第25-43页 |
| 3.1 引言 | 第25页 |
| 3.2 运动学研究的两类问题 | 第25-26页 |
| 3.2.1 运动学正问题 | 第25-26页 |
| 3.2.2 运动学逆问题 | 第26页 |
| 3.3 机器人位姿的描述 | 第26-28页 |
| 3.3.1 点的位姿描述 | 第26-27页 |
| 3.3.2 连杆的位姿描述 | 第27-28页 |
| 3.4 齐次坐标变换矩阵与齐次变换 | 第28-31页 |
| 3.4.1 齐次坐标变换矩阵 | 第29页 |
| 3.4.2 齐次变换 | 第29-31页 |
| 3.5 下肢外骨骼机器人运动学方程的建立 | 第31-37页 |
| 3.5.1 相邻连杆之间的齐次变换 | 第32-33页 |
| 3.5.2 下肢外骨骼D-H模型 | 第33-35页 |
| 3.5.3 下肢外骨骼运动学方程 | 第35-37页 |
| 3.6 下肢外骨骼运动学仿真与分析 | 第37-41页 |
| 3.6.1 下肢外骨骼模型的建立 | 第37-38页 |
| 3.6.2 外骨骼行走仿真的设置 | 第38页 |
| 3.6.3 步行仿真与分析 | 第38-41页 |
| 3.7 本章小结 | 第41-43页 |
| 4 外骨骼机械结构设计及优化 | 第43-63页 |
| 4.1 外骨骼机械结构设计 | 第43-45页 |
| 4.1.1 液压驱动型外骨骼机械结构设计方案 | 第43页 |
| 4.1.2 电机驱动型外骨骼机械结构设计方案 | 第43-44页 |
| 4.1.3 外骨骼机械结构设计方案的确立和详细设计 | 第44-45页 |
| 4.2 基于ANSYS的外骨骼结构分析及优化 | 第45-56页 |
| 4.2.1 髋部支撑结构的分析及优化 | 第46-51页 |
| 4.2.2 大、小腿连杆及铰链关节结构分析及优化 | 第51-56页 |
| 4.3 不同工况下的下肢外骨骼静力学分析 | 第56-62页 |
| 4.3.1 正常站立工况下的静力学分析 | 第56-59页 |
| 4.3.2 单腿支撑工况下的静力学分析 | 第59-61页 |
| 4.3.3 双腿支撑工况下的静力学分析 | 第61-62页 |
| 4.4 本章小结 | 第62-63页 |
| 5 下肢动力外骨骼动力学分析 | 第63-81页 |
| 5.1 引言 | 第63页 |
| 5.2 动力学分析常用方法 | 第63-66页 |
| 5.2.1 拉格朗日方法 | 第63-64页 |
| 5.2.2 牛顿-欧拉方法 | 第64-66页 |
| 5.3 下肢动力外骨骼动力学分析 | 第66-70页 |
| 5.3.1 单脚支撑行走模式下牛顿-欧拉数学模型 | 第66-68页 |
| 5.3.2 双脚支撑行走模式下牛顿-欧拉数学模型 | 第68-70页 |
| 5.4 人机耦合动态仿真与分析 | 第70-80页 |
| 5.4.1 人体模型和外骨骼模型的建立 | 第70-73页 |
| 5.4.2 人机耦合行走动力学仿真与分析 | 第73-80页 |
| 5.5 本章小结 | 第80-81页 |
| 6 下肢外骨骼样机的搭建与试验 | 第81-95页 |
| 6.1 基于三自由度的髋部的建立 | 第81-82页 |
| 6.2 关节能量补偿和限位结构的制作 | 第82-83页 |
| 6.3 腿连杆及束紧带的制作 | 第83页 |
| 6.4 样机试验平台系统的硬件组成 | 第83-87页 |
| 6.4.1 步进电机及驱动器 | 第83-85页 |
| 6.4.2 控制器和信号发生器 | 第85-86页 |
| 6.4.3 整体试验样机 | 第86-87页 |
| 6.5 样机试验平台软件的组成及程序编写 | 第87-91页 |
| 6.6 试验结果及分析 | 第91-93页 |
| 6.7 本章小结 | 第93-95页 |
| 7 总结及展望 | 第95-97页 |
| 7.1 全文总结 | 第95-96页 |
| 7.2 展望 | 第96-97页 |
| 致谢 | 第97-99页 |
| 参考文献 | 第99-103页 |
| 攻读学位期间的科研成果 | 第103-105页 |