一种主动型踝关节助力外骨骼设计及性能实验

为实现踝关节的运动助力,针对踝关节运动过程角度变化快、运动自由度多的特点,本文提出了一种基于多支链空间连杆机构的主动助力外骨骼,通过电机带动丝杆传动并组合空间连杆机构的设计方式,实现了踝关节主动的背屈/跖屈及从动的内收/外展,旨在提高踝关节外骨骼运动跟随的协调性,减少其对穿戴者运动自由度的限制。基于脚底测力系统进行步态识别,采用运动状态机对踝关节助力外骨骼进行分层控制策略研究。并对踝关节进行运动实验测试及助力评估。实验结果表明,踝关节外骨骼的有效助力范围(跖屈30°~背屈20°,内收35°~外展15°)能够满足正常行走需求,具有良好的运动跟随性(角度误差≤2°),受试者小腿肌电信号明显衰减,减幅均值可达28.91%,可实现有效助力。