外骨骼助行机器人变刚度驱动的研究进展
发布时间：2019-10-22
机械工程师MECHANICALENGINEER外骨骼助行机器人变刚度驱动的研究进展陈勇，吴维，朱希伟，康乾，李荣华，张连东（大连交通大学机械工程学院，辽宁大连116028）摘要：外骨骼助行机器人属于科技前沿的热点，具有巨大的应用前景。对外骨骼助行机器人变刚度驱动的国内外研究进阐明了目前外骨骼助展进行了综述，主要介绍了弹性元件的变刚度驱动、杠杆结构的变刚度驱动以及挠性的变刚度驱动，行机器人变刚度驱动的发展瓶颈，展望了外骨骼助行机器人变刚度驱动的未来发展方向。弹性驱动；挠性驱动关键词：外骨骼机器人；变刚度；中图分类号:TP242.6CHENYong,WUWei,文献标志码:粤ZHUXiwei,文章编号：员园园圆原圆猿猿猿（圆园员8）04原园005原园3ZHANGLiandongResearchProgressofVariableStiffnessDrivesforExoskeletonWalkingRobotKANGQian,LIRonghua,（SchoolofMechanicalEngineering,DalianJiaotongUniversity,Dalian116028,China）Abstract:Theexoskeletonwalkingrobotisahotresearchtopicandhasgreatapplicationprospects.Thedomesticandoverseasprogressofthevariablestiffnessactuatorfortheexoskeletonwalkingrobotissummarized.Thevariablestiffnessdriveoftheelasticelement,thevariablestiffnessdriveoftheleverstructureandtheflexiblevariablestiffnessdriveareintroduced.Thedevelopmentbottleneckofthevariablestiffnessactuatorfortheexoskeletonwalkingrobotisilluminated.Thefuturedevelopmentdirectionofthevariablestiffnessactuatorfortheexoskeletonwalkingrobotisprospected.引言外骨骼助行机器人穿戴在老年人的腿上，充当人体Keywords:exoskeletonrobot;variablestiffness;elasticdrive;flexibledrive0境的变化来调节刚度，使得外骨骼助行机器人能够实时进行姿态调整，保证外骨骼助行机器人跟随穿戴者一起改变运动状态，从而使人机的耦合运动更加协调[11-12]。1弹性元件的变刚度驱动1.1平衡位置的变刚度驱动采用了刘伟颖等[13]在下肢外骨骼机器人的设计中，参考串联弹性驱动，参考体、杠杆臂和旋转体绕轴旋转，如图1所示，体固定不动，杠杆臂的末端与旋转体的固定点用绳的一端连接弹簧，绳的另一端连接电机，通过电机实时调整杠杆臂来改变旋转体的平衡位置，控制下肢外提高耐冲骨骼机器人的刚度变化，获得较好的力学性能，击性，降低阻抗，减少弹簧系统的共振。何福本等[14]基于串联弹性驱杠杆臂动，根据人体肌肉-肌腱的特性，设计了一种下肢外骨骼机器人的模仿肌弹性驱动，绳利肉的收缩功能，旋转体用牵引力对下肢参考体外骨骼机器人的图1串联弹性驱动的结构示意图关节进行弹性驱拉动，如图2所示。伸弹簧Sa和Sb产生拉力Fa和Fb，Fa和Fb可以模仿人体肌肉-关节的伸肌和屈肌作用，在编码器1和编码器2的共同作用下，利用串联弹性驱动模仿人体肌肉-肌腱的收缩功促进血液循环，的外骨骼，帮助老年人重新站立和行走，恢复运动能力和生活防止肌肉萎缩，减少并发症的发生， 