下肢外骨骼机器人系统研究与设计

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1、工程硕士学位论文下肢外骨骼机器人系统研究与设计作者姓名尹飞云工程领域电子与通信工程校内指导教师史景伦教授校外指导老师徐韬高级工程师所在学院电子与信息学院论文提交日期2015年12月ResearchandDesignontheSystemforLowerLimbExoskeletonRobotADissertationSubmittedfortheDegreeofMasterCandidate：YinFeiyunSupervisor：Prof.ShiJinglunSouthChinaUniversityofTechnologyGuangzhou,Ch

2、ina分类号：TP242.6学校代号：10561学号：201321009882华南理工大学硕士学位论文下肢外骨骼机器人系统研究与设计作者姓名：尹飞云指导教师姓名、职称：史景伦教授申请学位级别：工程硕士学科专业名称：电子与通信工程论文形式：□产品研发□工程设计□应用研究□工程/项目管理□调研报告研究方向：下肢外骨骼机器人论文提交日期：2015年12月28日论文答辩日期：2016年3月18日学位授予单位：华南理工大学学位授予日期：年月日答辩委员会成员：主席：委员：华南理工大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所

3、取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属华南理工大学。学校有权保存并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许学位论文被查阅（除在保密期内的保密论文外）；学校可以公布学位论文的全部或部分内容，可以允许采用影印、缩印或其它复制

4、手段保存、汇编学位论文。本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。本学位论文属于：□保密，在年解密后适用本授权书。□不保密,同意在校园网上发布，供校内师生和与学校有共享协议的单位浏览；同意将本人学位论文提交中国学术期刊(光盘版)电子杂志社全文出版和编入CNKI《中国知识资源总库》，传播学位论文的全部或部分内容。(请在以上相应方框内打“√”)作者签名：日期：指导教师签名：日期：作者联系电话：电子邮箱：联系地址(含邮编)：摘要下肢外骨骼机器人是一种帮助瘫痪病人实现行走功能的机器人，是机器人技术应用于医学领域的新产物。它的运用使得瘫痪病人的康复过程朝着简

5、单化的方向发展，并且还可以实时记录下病人的步态等康复数据，有助于医生评价患者的行走康复水平。本文通过对国内外外骨骼机器人的研究现状和技术难点进行了研究和分析，确立了外骨骼机器人的研究目标和发展方向。首先，本文结合人体运动学和仿生学原理，设计了一套充分拟合人体结构的外骨骼机器人机械结构。它可以自由调整支架长度，满足不同身材的瘫痪病人。其次，本文搭建了一套外骨骼机器人系统硬件平台。主要模块结构有电机、倾角传感器、压力传感器、控制手表以及主控板。倾角传感器的运用是为了实时监测使用者的姿态。压力传感器的运用是为了检测使用者脚底的压力，通过这些压力值来判断使

6、用者的重心变化情况。控制手表的运用主要是起遥控开关作用，方便使用者控制外骨骼机器人。最后，本文设计了一套完善的外骨骼机器人控制系统。它主要分为三大模式，分别为站起模式、行走模式和坐下模式。其中，行走模式又分为第一步行走过程、持续行走过程和收脚站立过程三个部分。这三大模式相辅相成，充分的考虑瘫痪病人的特殊情况，方便瘫痪病人的测试和使用。另外，每个模式都详细的设计了它们的状态转化、流程控制以及具体实现。并且，本文针对每个模式都进行了大量的测试实验，验证了控制系统的功能性。此外，通过对测试数据的分析，本文总结出了一些重要的传感器数据和控制系统设计参数，为

7、系统的安全稳定运行提供了重要保障，为今后进一步研究和改进打下了扎实的基础。关键词：外骨骼机器人、机械结构、硬件平台、控制系统IAbstractLowerlimbexoskeletonrobotwasusedtohelpparalysedpatientstoregaintheabilityofwalking.Itwasanewproductinthefieldofmedicalfieldwhilchusedintherobottechnology.Itmadetherehabilitationprocessofparalysedpatientsmor

8、eandmoresimplified.Rehabilitationdatacouldberecordedbyexoskel