气动肌肉上肢外骨骼增能研究

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1、ADisertationSubmitedtoZhejiangUniver’fortheDgreeVes1tYeof士MasterofEngineering⑧TITLE：!鱼皇里垒皇堕堡垒主主Q丛堕墨鱼里皇兰堕乜乜Q!曼筌主!皇堡至主Y垦圣Q墨k皇!皇主Q旦曼卫皇!gi圣主旦g垦皇墨皇垒!鱼hAuthor：Supervisor：Subject：College：SubmittedDate：2013—01—21浙江大学硕士学位论文摘要长久以来，因先天或后天因素造成的人的肢体机能的损害或者丧失，一直是人类社会面临的一个严峻而现实的问题。当个体失去部分或者全部行动能力时，不仅给当事者带来生活工作

2、上的困扰，而且会引发一系列更为严重的连锁社会问题。因此，如何有效地利用现代科学技术为这一群体提供帮助，恢复或部分恢复其行动能力，已成为当今科研领域的一项重要研究课题。智能外骨骼系统则是解决这一问题的有效途径之一。智能外骨骼系统模仿生物界节肢动物门外壳，通过现代科学技术，把人和机器系统关联起来，使得机器可以根据人体的自身信号反馈而行动，从而辅助人体，达到增强人体机能、康复受损肢体行动力等目的。十八世纪工业革命的兴起，以及二十世纪中叶控制理论的繁荣发展，都极大地推动了科学技术的进步，并衍生出形式多样的智能控制技术。其中，气动肌肉技术的出现为智能外骨骼系统的设计制造提供了一种新的可行性道路。

3、气动肌肉作为一种新型驱动器，相比伺服电机等传统驱动器，具有若干优点，例如质量轻、极限范围控制强、易于排列组合、无污染、生产成本低廉等，均非常适合用于智能外骨骼系统的构建。因此，以气动肌肉为驱动器的智能外骨骼系统日益成为当前研究的热点，很多研究人员以及机构都正从事这方面的研究，期望该技术能更好的服务于需要人群。在智能外骨骼系统的研究中，除机械结构、力学分析等方面外，系统与人的交互研究也是其重要组成部分，而在这一研究领域，除了反馈控制、人机一体化协调等研究外，其增能效果的研究也是相当重要的环节。测试智能外骨骼系统对人体的辅助程度，则需要测试人体自身肌肉在运动中的各种参数。肌电信号测试能有效

4、的反映出人体在穿戴外骨骼系统前后的肌肉肌电信号变化情况，从而分析出外智能外骨骼系统的增能效果。而更进一步，采集的人体肌电信号亦能作为智能外骨骼系统反馈数据，能更好的设计并优化给予人浙江大学硕士学位论文摘要体辅助的外骨骼系统。本文将重点设计采用气动肌肉为驱动器的上肢外骨骼辅助装备，并通过肌电信号测试和分析，研究其增能效果，进而验证本文所提出的理论、方法和技术的正确性与可行性，亦为后续的深入研究和扩展应用提供科学的数据支持。关键词：外骨骼系统，气动肌肉，肌电测试，辅助装备浙江大学硕士学位论文AbstractForalongtime，duetocongenitaloracquiredfact

5、orscausedthelimbfunctionaldarmgeorbss，hasbeenanimportantissuefacinghumansociety．Whenpeoplelosepartoralloftheabilitytoact,notonlytothepartiestobringabouttroublesintheirlives，butalsowillbringachainofsocialproblems．So，howtomakeuseofmodernscienceandtechnologytohelpthispopulation,restoreorassistinits

6、abilitytoact,andhasbecomeanimportantresearchtopicintoday．Intelligentexoskeletonsystemisoneoftheeffectivewaystosolvethisproblem．IntelligentexoskeletonthesystemimitatebiospheretheArthropodashell，throughmoderntechnology,manandrnachinesystemsassociatedwithmakingthemachineCanactbasedonfeedbackfromthe

7、humanbody,SOastoachievethepurposeoftheauxiliarybody．TheriseoftheIndustrialRevolutioninthe18thcenturyandthemid一20thcenturytheprosperityofthecontroltheory,greatlypromotedtheprogressofscienceandtechnologyandthederivedformsofint