李剑锋 吴希瑶 邓楚慧 马春敏 范金红 刘德忠

(北京工业大学机械工程及应用电子技术学院，北京 100124)

引言

穿戴型下肢康复训练外骨骼是典型的人-机一体化系统，人-机穿戴连接后外骨骼机构与人体下肢构成空间多环封闭运动链，康复训练过程中人-机之间通过连接部位的相互作用实现协同运动。因此，要求外骨骼机构与下肢之间不能出现过强的约束作用，以避免由此导致的舒适性变差和患肢的二次损伤。由文献检索及对外骨骼机构的设计特征分析可以看出，现有外骨骼机构的设计还主要基于下肢骨骼的运动结构仿生[1-6]。机构的髋关节为单自由度转动关节或由两个转动关节通过高副低代进行运动等效，膝关节为单自由度转动关节，各关节轴线依人体下肢对应关节的运动功能进行分解布位，构件尺度则根据下肢骨胳参数确定，或将构件设计成调节式结构。在人-机连接方式上，外骨骼机构与下肢之间通过紧致穿戴或绑缚的方式直接相连(固联)。现有设计的优点是借鉴了人体下肢骨胳的运动结构特征，人-机关节之间对应性好，可以获得形式简约的机构构型。构件采用调节式结构，能够增强外骨骼机构对下肢体征变化的适应性。不足之处是较少考虑人-机关节运动属性差异和人-机联接模式对人-机运动相容性的影响，在康复训练过程中还存在着因人-机运动不相容导致的舒适性变差和康复训练难以进行的现象[7-10]。……