目录 中文摘要1 英文摘要2 1绪论3 1.1仿生下肢简介3 1.2气动人工肌肉简介3 1.3基于气动肌肉的仿生机器下肢国内外研究现状5 1.4本课题的研究目标6 1.5本章小结6 2基于气动肌肉的仿生机械下肢机械结构设计7 2.1人体下肢的生理结构分析7 2.1.1下肢关节自由度分析7 2.1.2下肢尺寸分析8 2.1.3下肢惯性参数分析9 2.2仿生下肢的结构设计11 2.2.1自由度的选择11 2.2.1关节部分结构12 2.2.2刚体部分结构13 2.2.3整体装配结构15 3关键部位轴承校核17 3.1轴承预期计算寿命17 3.2髋关节轴承校核18 3.2.1仿生下肢踝关节受力情况18 3.2.2仿生下肢髋关节轴承的校核18 3.3膝关节轴承校核19 3.3.1仿生下肢膝关节受力情况19 3.3.2仿生下肢膝关节轴承的校核19 3.4踝关节轴承校核20 3.4.1仿生下肢踝关节受力情况20 3.4.2踝关节的轴承校核20 3.5本章小结21 4仿生下肢的步态控制22 4.1人体下肢步行姿态分析22 4.2气动肌肉的状态控制22 4.2.1气动肌肉空气回路22 4.2.2气动肌肉状态控制24 4.3本章小结24 结论25 致谢26 [参考文献] 27 基于气动肌肉的仿生机器下肢设计与仿真 摘要:仿生下肢是机器人技术中的一个重要研究课题，也是仿人形机器人研究的前奏，是一个令人瞩目的研究方向。对仿生下肢的研究不仅具有很高的学术价值，而且具有一定的现实意义。气动人工肌肉是一种在功能和外形上与生物肌肉相类似的新型驱动器，它具有非常良好的应用前景。本文的研究对象是基于气动肌肉的仿生下肢，它由气动肌肉提供动力并具有一定的仿生学特性。本文的研究过程如下：对仿生下肢及气动人工肌肉进行简介，分析基于气动肌肉的仿生下肢国内外的发展现状;分析人体下肢生理结构，得出相关参数并进行仿生下肢的机械结构设计，并对关键部位轴承寿命进行校核；进行人体下肢步态分析，得出步态时相图，设计气动人工肌肉工作空气回路，用气动肌肉模拟人体下肢运动的步态。 关键词:仿生下肢；气动人工肌肉；结构设计 Desig
n a
nd Simulatio
n of bio
nic lower limb based o
n p
neumatic muscle Abstract: Bio
nic lower limb is a
n importa
nt research topic i
n robot tech
nology, a
nd it is also a prelude to the research of huma
noid robot. The research o
n the bio
nic lower limb is
not o
nly of high academic value, but also has a certai
n practical sig
nifica
nce. P
neumatic artificial muscle is a
new type of driver which is similar to biological muscle i
n fu
nctio
n a
nd appeara
nce. It has a very good applicatio
n prospect. The research object of this paper is based o
n p
neumatic muscle bio
nic leg, it co
nsists of p
neumatic muscle provides the power a
nd has a bio
nic characteristics. The research process of this paper is as follows: A brief i
ntroductio
n to the bio
nic leg a
nd p
neumatic muscle , a
nd the developme
nt status of bio
nic lower limb based o
n p
neumatic muscle is a
nalyzed; To a
nalyze the physiological structure of the lower limb, draw the releva
nt parameters a
nd desig
n the mecha
nical structure of the bio
nic lower limb, a
nd check the life of the key parts of the beari
ng; The gait a
nalysis of the huma
n lower limb, the gait phase diagram, the desig
n of p
neumatic artificial muscles worki
ng air loop, usi
ng p
neumatic muscle simulatio
n of huma
n lower limb moveme
nt gait. Keywords: Bio
nic lower limb; artificial p
neumatic muscle; structural desig
n 1 绪论 1.1仿生下肢简介 智能仿生下肢是一种能够很好替代下肢残缺者基本行走功能的机械装置，它集信息、控制、机械、医疗、材料以及能源技术为一体，是一种多学科交叉综合研究的产物。智能仿生下肢可以模仿残疾人健康腿的步态，帮助残疾人恢复部分下肢行动能力，乃至实现与正常人无异的行走，使残疾人行走自如，帮助残疾人建立自信，恢复活动和劳动能力。这对帮助残疾人自力更生、减轻社会负担、促进社会公平起到了巨大的推动作用。目前，它已成为许多国家康复医疗领域的热点研究对象。