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目前,下肢损伤患者对康复外骨骼的需求日益增加,但市场上的下肢康复外骨骼售价高昂,且存在自重大、柔顺性不佳等缺点,难以满足康复人群的需求。针对上述现状,在对人体下肢功能研究的基础上,设计了一套用于下肢单侧康复的柔性外骨骼系统。该外骨骼通过带有气囊的固定器与使用者的腰部、大腿和小腿结合,采用拮抗布置的气动人工肌肉进行驱动,通过连接件和固定器将人工肌肉收缩产生的拉力作用到人体下肢,从而转化为辅助关节运动的力矩,可以对具有一定步行能力的患者的髋关节和膝关节的屈伸运动进行助力。通过实验的方式对双根并联气动人工肌肉的静态特性与动态特性进行了研究。对静态特性的分析着重于对其等压特性和等张特性的分析,对动态特性的分析则从系统硬件配置和控制算法两方面出发,研究驱动气压、负载、电磁阀配置方式对人工肌肉动态特性的影响,并研究了传统PID算法和模糊自适应PID算法对阶跃信号和正弦信号的响应情况,为人工肌肉在外骨骼中的应用提供依据。通过运动学分析,建立了各组人工肌肉的长度、助力力臂和各关节转角之间的运动学模型,通过基于拉格朗日动力学方法的分析,可得到下肢髋关节和膝关节的驱动力矩模型。在运动学模型和动力学模型的基础上,分析了各组人工肌肉的连接点位置对其最大长度、最大收缩率和最小助力力臂的影响,从而得到合适的布置方案,使得外骨骼的康复效果最优化。针对该外骨骼设计的控制系统可以通过位于腰部、大腿和小腿处的三个姿态测量节点获取下肢的姿态信息,并结合四个拉力传感器测得的拉力值,经数据融合算法计算后,驱动对应的电磁阀组工作,从而控制各组人工肌肉的充放气过程,实现对患者下肢的助力。为了测试外骨骼的康复助力效果,搭建了外骨骼样机测试平台。姿态测量模块获取的姿态值是控制系统的重要输入量之一,因此首先测试了姿态测量节点相对于正交编码器对转角测量的性能,随后测试了外骨骼对使用者的助力情况,通过对关节转角、拉力值、肌电信号等相关数据的分析评价其助力效果。