王玉杰 杨嘉凯 王晓洋 王磊

摘要：外骨骼，又称动力装甲或动力服，是一种由外骨骼框架组成且可让人穿戴的机器，其中动力装甲更倾向于军用，融入了先进的控制、信息和通信技术的人-机系统，可以为穿戴者提供防护、支撑作用，并提供一定的辅助动力，大大增强人体自身能力。

关键词：外骨骼；助力装置；运动学分析；有限元分析

1 引言

军事上，随着单兵装备的不断升级与增加，士兵的负担也越来越重。在沉重负荷下，士兵难以开展灵活的运动，而且负载过重会导致士兵体力下降，身体机能变弱，从而使抵抗力降低，最终使士兵战斗力下降而无法参与战斗。

而外骨骼机器人可提高士兵的承载能力、越障能力，从而提高士兵的单兵作战能力。迄今为止，仿人机器人的发展大大提高了机器人的智能，但这种智能非常有限。外骨骼机器人的出现很好的解决了这一问题，它能够有效的实现人的智能与机械力量之间的结合，增强了人类力量、速度和耐力。

2 总体方案介绍

外骨骼式助力机器人要能够与人体之间产生紧密地机械耦合，作为牵引机构与肢体共同完成协调运动，其设计上主要考虑以下原则：

1）轻便、整体尺寸适中，易于驱动元件的配置；

2）具有足够的强度和刚度来承受其自身与人体的载荷；

3）作为人体全身的外包围结构，外骨骼式助力机器人的各部分尺寸、各关节位置及自由度分配等应与人体真实尺寸尽量一致。

3 材料选型

普通的外骨骼式全包围结构在加强对人体的支撑和保护作用的同时也增加了机器人本体的重力。……