赵 瀚，赵新华，杨玉维，李 彬，郑晓博

（天津理工大学 天津市先进机电系统设计与智能控制重点实验室，天津300384）

膝关节的骨性关节炎是一种常见于中老年人，尤其是较为肥胖的中老年人的疾病。随着我国人口老龄化的趋势不断发展以及居民肥胖率的不断上升，膝关节的骨性关节炎的发病率也在不断攀升，预防和治疗膝关节的骨性关节炎变得更为重要。膝关节的骨性关节炎的诱因主要有个体衰老、遗传因素以及膝关节长时间受力过度。合理设计的下肢外骨骼可以减少膝关节载荷，使其受力保持在合理范围进而达到有效预防和治疗膝关节的骨性关节炎的目的[1]。

下肢外骨骼可分为助力型外骨骼和康复型外骨骼。助力型外骨骼主要用来增强人体力量，辅助人负重行走，较为典型的就是伯克利下肢外骨骼（Berkeley lower extremity exoskeleton，BLEEX）[2-4]，该外骨骼是一种助力型负重下肢外骨骼，其采用液压驱动增强单兵力量，提高单兵负重能力。混合辅助肢体（hybrid assistive leg，HAL）[5-6]也是一种助力型外骨骼，其采用盘式电机和谐波减速器作为驱动机构，用于帮助腿部无力的使用者完成行走、爬楼等运动。哈尔滨工业大学开发的下肢助力外骨骼可负重30 kg[7]。康复型外骨骼主要用于对脑卒中和下肢损伤患者的康复训练。步态复建系统（Lokomat）悬挂式康复训练外骨骼系统[8-10]，可以实现主动训练与被动训练。再行走（ReWalk）下肢支撑式外骨骼康复机器人[11]，利用传感器感知身体的重心变化而驱动下肢行走。张佳帆等[12-13]研制的下肢外骨骼康复系统，可以预判人体运动趋势从而使外骨骼拟合下肢的运动。……