机械设计与研究

机械设计与研究 ›› 2019, Vol. 35 ›› Issue (03): 25-29+36.doi: 10.13952/j.cnki.jofmdr.a4906

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无动力储能式辅助负重外骨骼弹簧刚度优化

朱策策;张建军;阎强;吴锦辉;   

  1. 河北工业大学机械工程学院;
  • 出版日期:2019-06-20 发布日期:2019-06-20

  • Online:2019-06-20 Published:2019-06-20

摘要： 针对目前重物搬运困难、人体搬运效率低的问题,提出一种含弹簧储能元件的辅助负重下肢外骨骼,并对其刚度进行优化。首先,建立了该外骨骼的运动学模型,明确了各部件的运动关系;其次,通过建立步态支撑周期内的力学模型,确定各关节由负载产生的力矩与刚度的关系;最后,以各关节由负载产生的有效转矩之和最小为目标、以刚度为参数建立模型,采用遗传算法进行刚度优化,并穿戴实体样机进行实验验证外骨骼性能。结果表明:穿戴对刚度进行优化后的无动力外骨骼可有效降低人体在负重行走时的能耗,减小人体骨骼受力。

关键词: 辅助负重下肢外骨骼, 储能, 刚度优化, 遗传算法

Key words: the lower extremity exoskeleton for loading assistance, energy-stored, optimization of stiffness, GA