题目：穿戴式下肢外骨骼智能康复机器人研究

穿戴式下肢外骨骼智能康复机器人是当前机器人研究领域的热点之一，是机器人技术在医学领域的新应用，经过几十年的发展已经取得了很大的成果。国外的下肢外骨骼康复机器人研究相对比较发达，我国在康复过程领域的研究刚刚起步，而对于截瘫、骨关节炎等下肢功能障碍患者，采用外骨骼康复机器人进行康复训练能促进患者下肢运动能力更快恢复，因此本文具有非常强的研究价值和实际应用意义。本文研究的穿戴式下肢外骨骼智能康复机器人，主要用于截瘫患者、下肢手术患者以及骨关节炎患者的康复治疗。康复机器人穿戴在患者身上，由驱动器驱动，不仅实现对患者的支撑，更能以正确的助力方式带动病人进行类正常人的行走，以协助患者迅速康复。对于截瘫患者，外骨骼机器人能对其实施平衡能力训练及助力行走；对于下肢手术患者，外骨骼机器人可用于手术后下肢体的运动康复，加快患者下肢肌肉运动能力的恢复；对于骨关节炎患者，外骨骼机器人可以通过助力减轻行走过程中膝关节的疼痛感。本文对国内外下肢康复机器人的发展现状、应用情况，以及下肢外骨骼康复机器人的关键问题进行了分析研究，分析了人体下肢生物力学模型，并对不同病症患者康复适用训练方式进行了探讨，在此基础上，提出了适用于三种病症患者的穿戴式下肢外骨骼康复机器人总体机构方案，确定了机器人的结构组成、自由度配置、驱动方式及各部分的合理机械结构及尺寸，并进行了详细的机构设计。最后，本文进行了下肢外骨骼康复机器人的步态规划研究。首先对机器人进行了运动学、动力学建模，并采用零力矩点方法分析了下肢外骨骼康复机器人稳定行走的条件。在此基础上，基于几何约束规划法，对下肢各关节进行类正常人步行轨迹规划，并通过调节髋关节和踝关节的轨迹限制，将ZMP限定在稳定区域内。基于matlab和adams对规划结果进行计算仿真，仿真结果表明，采用几何约束法规划的康复机器人类正常人行走步态连续、稳定、自然，将该步态应用于下肢外骨骼康复机器人的行走规划是可行有效的。