谢哲东， 张煜， 陈晨， 李斌， 朱俊昊

（吉林农业大学 工程技术学院，长春 130118）

0引言

随着机械自动化技术和微型计算机技术的不断发展和进步，基于人体仿生学和人机工程学所建立的外骨骼机器人有了较大的突破。其中助力型外骨骼机器人在野外军事、灾难救援和农业劳作等应用中越来越广泛[1-2]。部分地区农作物不适合机器运输，同时人工的劳作强度太大，此时农用下肢助力外骨骼机器人的出现减少了穿戴者劳动负荷，提升了运输效率[3]。

下肢助力外骨骼机器人的髋关节是主要的传力关节。当人体负重时，其重力通过髋关节传递到足底。目前，下肢助力外骨骼机器人的髋关节多数没有驱动或仅有一个电动机驱动，如任星宇等[4]针对农用下肢外骨骼运动学分析的旋量解法文中提出的农用下肢外骨骼机器人，其缺点是当负重后人体髋部的驱动力增加，人需要适应环境维持平衡；同时其设计多为连杆机构，当运动需求较多时，其结构较复杂、工作效率降低、构件产生的惯性力较难平衡，所以有众多的学者对髋关节机构进行了深入研究。侯雨雷等[5]提出可应用于人形机器人髋关节的3-RRR+（S-P）球面并联机构。程刚等[6]对3SPS+1PS并联机构的设计和控制进行了分析，对机构的工作空间进行了优化。王松涛等[7-8]对3SPS+1PS并联髋关节试验机分岔行为和尺度进行了分析。以上并联机构并不适用于下肢外骨骼机器人的髋关节。因此本论文针对下肢外骨骼机器人行走过程中的髋关节机构角度变化的设计要求，通过对人体髋部的骨骼和肌肉的分析，并结合少自由度并联机构特点设计出下肢外骨骼机器人髋关节并联机构。……