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可穿戴机械腿及其控制系统的研究
资料介绍
近年来随着社会的高速发展，疾病、工伤、交通事故等伤害的发生也越来越频繁，使得下肢截肢患者越来越多，然而他们的日常生活问题一直有待于解决。随着科技的发展与进步，双足机器人技术也得到很大的进展。而助残机器人作为服务机器人的一种，科学家们对其的研究也越来越受到人们的关注。传统的助残装置大都是轮椅、拐杖和假肢，这类装置大部分是性能差、重量大的产品，达不到使用者对助行的要求而且对使用者的行走有很大的不便。鉴于此种情况，本文作者结合课题的要求，设计了一种能够帮助下肢高位截肢患者实现行走的可穿戴型机械腿。
本文课题所研究的可穿戴机械腿是服务机器人的一种，是基于双足机器人的基础上，专为下肢截肢者所设计的新型机器人。可穿戴助残机器人是近年来才起步，它属于特种机器人的范畴。本文所设计的可穿戴机械腿是由机械腿来完成行走，通过控制系统来完成对机械腿的控制，它的主要功能是替代人的下肢来完成其运动能力（如平地行走、上下楼梯等运动）。
本文以可穿戴机械腿为研究对象，首先用UG设计出机械腿的三维模型：其次采用倒立摆模型规划出机械腿的行走步态轨迹，而在上楼梯和下楼梯的步态规划中，穿戴者的质心不再符合倒立摆的规律。所以在上楼梯和下楼梯的过程中机械腿的稳定性由穿戴者自己控制，并规划出上、下楼梯的步态运行轨迹。建立机械腿的简化模型并导入ADAMS软件中进行运动学仿真，验证了规划步态的稳定性和有效性，得到了机械腿步行过程中各个关节的角速度、角加速度以及所需力矩，并以此为依据选择电机、减速器等驱动部件。完成了基于AT89C51单片机控制机械腿运动的控制系统中的软件和硬件的设计，并在proteus软件中进行了仿真。验证了控制系统的可运行性。
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