弹性外骨骼机器人髋关节设计与分析

针对目前下肢外骨骼机器人髋关节的设计存在着结构复杂、与人体耦合性较差的问题,将柔性机构的技术应用于外骨骼机器人的结构设计中,设计了一种弹性体三自由度外骨骼机器人髋关节结构。利用弹性板可以被弯曲和扭转的特点,设计实现了髋关节的外展/内收、外旋/内旋两个被动自由度,应用力学分析完成了该弹性体的设计与分析;利用MPU6050多轴加速度传感器,进行了对比实验;采集了外骨骼穿戴前后的髋关节运动角度,导入Matlab进行了分析,获得了髋关节各运动方向上的角度曲线图;再将穿戴前后的角度曲线图导入同一坐标系下,分析了各方向上的角度差。结果表明:该设计可行;在外骨骼穿戴前后,髋关节屈曲/伸展方向运动最大角度差为4.89°,外展/内收方向运动最大角度差为1.58°,外旋/内旋向运动最大角度差为1.06°。