樊炳辉，宗亚伟，高圣志，王 凯

（山东科技大学 机器人研究中心，山东 青岛 266590）

1 引言

假肢是一种利用工程技术方法和手段，针对截肢者或肢体不完全缺损者而特别设计、制作和装配的人工假体。它的重要作用是弥补失去肢体的特定功能，使佩戴者恢复一定的生活自理和工作能力。其适用对象是因交通事故、工伤事故、疾病、运动创伤等原因造成的截肢者。按截肢部位假肢分为上肢假肢和下肢假肢。就上肢假肢而言，电动假肢为较常见上肢假肢，电动假肢为外动力式假肢，靠小型机电驱动系统来实现假肢各关节的预定动作，达到伤残者基本上能满足生活自理，以致参加适当的工作的目的。此种假肢适合于前臂甚至全臂缺损者使用。

新式电动假肢的驱动系统一般采用体积小、功率大的舵机，可以实现让假肢抓取一定质量的重物，但是由于假肢肩部关节为垂直关节机构，以及本身重力矩的存在，导致假肢抓取重物的质量偏小，为此需要考虑如何提高假肢抓取重物的能力，由于假肢的设计安装空间有限，更换体积功率较大的舵机不现实，因此，为了何提高假肢抓取重物的能力，需要为假肢设计重力平衡装置。针对以上问题，以一种智能上肢假肢为基础，利用优化理论设计了一种假肢气动平衡机构，可以有效的平衡假肢重力矩，提高假肢抓取重物的能力。

2 建立机构优化设计模型

2.1 确定气动平衡机构结构形式

智能上肢假肢结构原理图，如图1所示。……