助力外骨骼负载特征与驱动特征耦合效应

针对助力外骨骼在蹲起姿态中由不同负载特征所引起的驱动失效问题,为了研究负载特征对关节驱动的影响,建立考虑负载特征的助力外骨骼蹲起姿态动力学模型,研究负载特征与关节驱动特征的耦合关系.基于Lagrange动力学理论及矩阵理论,推导出多刚体系统动力学建模矩阵法,得到助力外骨骼关节驱动力矩及驱动功率方程.通过人体机器多视觉运动捕捉测量实验及非线性拟合,得到各关节的角位移、角速度及角加速度.研究结果表明:负载质量与踝关节及膝关节驱动特征为线性强耦合,与髋关节驱动特征为分段线性弱耦合;负载位置与髋关节驱动特征为分段线性强耦合,负载姿态与髋关节驱动特征为分段非线性耦合,负载位置及负载姿态与踝关节及膝关节驱动特征无耦合效应.