韩亚丽 赵国平 高海涛 朱松青

1.南京工程学院，南京，211167 2.东南大学，南京，211189

0 引言

下肢助力机器人是一种新型的具有可穿戴性能的机械装置，它包含两条与人腿类似的机械腿且并联于人体下肢外部，通过脚部、腿部及腰部的关联装置与人体紧密贴合，在人体行走的过程中进行助力。由于下肢助力机器人与穿戴者协同运动，实现负重行走的助力运动，故对人体的行走运动进行研究，分析不同运动模式下人体下肢各关节角度变化、力矩变化、功率消耗，揭示人体行走运动机理，将为助力机器人的机构设计、驱动选型提供重要依据。

楼梯行走是人们日常生活中一项很自然的行为运动，从机构学的角度来看，楼梯行走与平地行走有很大的差别，这种差别主要表现在下肢各关节角度运动变化的不同，研究此种运动变化产生的机理对助力关节的设计等有非常重要的意义。国外对楼梯行走运动研究起步较早。文献［1－5］对上、下楼梯过程中的下肢关节的运动变化进行了研究，文献［6－8］对关节置换术或腿部伤残者上、下楼梯的关节运动进行了研究。通过对楼梯行走运动分析，得出人体行走运动的特征，可用于指导体育训练、人体下肢康复运动评定、假肢的设计等［9］。国内对人体行走运动的研究起步较晚，且主要针对下肢正常者平地行走、坡道行走的步态分析进 行 研 究［10－14］。 唐 刚 等［15］进 行 了 上 楼 梯行走的实验研究，分析了上楼梯行走对关节角度变化的影响；……