主动柔顺膝关节助力机构设计作者：韦祖拔 纪平鑫 莫新民来源：《大东方》甲基橙
2018年第08期 摘 要：为提高助力外骨骼的可穿戴性和柔顺性能，基于双椭圆模型提出了一种主动柔顺的膝关节助力机构，采用平面四连杆机构结合串联作动器的设计方法进行结构设计。与传统单铰链的刚性机构相比，该机构更匹配人体膝关节运动，克服了传统刚性结构容易导致人体运动受限，出现过强的约束力，舒适性不足，人机交互力波动明显的缺点。人机耦合计算结果表明机构与人体的能满足运动学匹配，人机交互波动小，具备较好的可穿戴性能。 关键词：膝关节；下肢外骨骼；主动；柔顺；机构设计
1.引言完美女子网球
膝关节在日常活动中一直受到高强度的载荷，容易疲劳老化，受到损伤。为了增强人体机能，提高人体的耐疲劳度，本文开展外骨骼膝关节助力机构设计。目前，膝关节助力以刚性结构为主，对于穿戴式助力这种“油气弹簧人在环”的特殊系统，刚性结构容易导致人体运动受限，
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出现过强的约束力，导致舒适性变差，人机交互力波动明显；而主动柔顺助力系统穿戴的主观感受好，对人体的运动范围影响很小，系统更具灵活性，在边防巡逻、城市作战等军事领域和助老助残领域具有很大的应用价值。
本文由膝关节运动机理出发，基于双椭圆模型，提出了柔顺化的膝关节助力机构，采用平面串联四连杆的方案的进行膝关节助力机构的设计，并进行人机耦合计算与分析。结果显示机构与人体运动更贴合，人机交互力波动较小，具备较好的可穿戴性能。
2.codcr人体膝关节模型建立
变形镁合金 人体膝关节运动模型是机构设计的重要依据。真实人体膝关节十分复杂，由小腿胫骨、大腿胫骨、韧带、肌肉等组成，胫骨之间的接触面并不规则，所以在膝关节屈伸时接触面之间并不是纯滚动，而是滚动中还夹杂着滑动。单铰链约束会导致膝关节实际运动轨迹不够贴合，会影响穿戴者的舒适度，还可能引起一定的运动干涉，甚至损伤人体。因此，为获取更符合人体膝关节实际运动的模型，对膝关节运动模型的研究很有必要。
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