第1章 绪论
1.2.5 可穿戴的外骨骼式助行机器人
韩国科学家KyoungchulKong等研发的可穿戴的外骨骼式助行机器人?7?。外骨骼式的结构，很好地解决了患肢运动过程中的支撑问题，其硬铝材质的双边结构不仅在保持刚性的 前提下大大的减轻了机器人本体的质量，并且为监测上肢肌肉运动状态时的电极放置提供了便利．机器人的设计从解剖学的角度出发，模仿人体的上肢运动，并支持恢复机体功能的专业训练治疗。机器人共采用4 个Maxon 电机来带动人体踝关节，膝关节和髋关节运动，能够提供动力给人体，调节人体下肢姿态。其中光电编码器用来读取装置的位置信息，力矩传感器获取运动过程中的关节力矩变化。此机器人采用气动执行器来驱动其升降机构。采用四轮驱动以提供足够动力驱动平台，必要时可以引导用户行走。
图1-5 可穿戴的外骨骼式助行机器人
1.3 国内助行机器人的研究
1.3.1 多功能助行机器人
哈尔滨工程大学的学生研制出一种多功能助行机器人。这种助行机器人实用性强，能帮助截瘫患者或行走功能障碍患者进行行走功能康复训练和减重训练，还可作为患者日常生活中的代步工具。它基于绳驱动、轮驱动和腿部行走机构共同作用的综合训练平台，同时根据曲柄摇杆原理，利用摇杆末端圆弧轨迹来模拟正常人行走时大腿末端轨迹，最后通过单片机控制系统实
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燕山大学里仁学院毕业设计（论文）
现腿部行走机构与驱动轮的协调运动控制，总体可实现室内外移动、走步训练、起坐等功能，帮助残疾人实现迈步动作，达到训练下肢目的。它主要在于提供一种既具有一般轮椅的通用性又能够帮助截瘫患者或行走不便病人
图1-6 多功能助行机器人 行行走锻炼、有利于残疾人自主进行腿部康复训练并能进行减重训练、下肢关节和肌肉的运动训练等康复训练功能，起坐、下蹲（坐沙发、上厕所）等生活技能训练的一种多功能助行机器人。可以用于先天性腿部残疾以及由脑血栓后遗症、脊髓损伤、脑性麻痹、肌肉萎缩、意外事故等。引起的后天性腿部残障，截瘫或偏瘫患者的腿部训练。同时多功能助行机器人具有动力源，采用双轮差动驱动，残疾人可以随着机器人的前行而进行走步锻炼。腿部行走机构根据曲柄摇杆原理，利用摇杆末端圆弧轨迹模拟人走步时的大腿末端轨迹，随着机器人移动，行走机构给残疾人腿部一定的推力，帮助残疾人双腿实现迈步动作，并且满足正常人行走时双腿的180°相位差，使残疾人更好的完成走步训练。我国短时间内“银龄”群体的急剧膨胀对老年人助行器设计
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的“质”与“量”提出更高的要求。欧美与日本等地区此类产品的研究起步较早，针对老年人运动障碍程度不同与生活环境差异，运用现代高科技设计、研发各类型老年人助行器。20 世纪逐渐发展起来的中国老年人用品市场与欧美市场形成相当的反差，老年人助行器的开发与设计刚刚开始，尚处于培育期，与其中很多是普遍适用型产品，真正为老年人量身定做的助行器种类很少，生产厂家较少，产品种类缺乏，现有产品的安全性与使用效果都很难达到老年人要求?1?。与国外日美韩相比仍有较大差距，目前来说在国内尚没有形成很有体系的研发高校或者研究单位，有一些研究仍旧停留在实验室的阶段，还未达到实用阶段，要形成成熟并且能够让大众接受还有一段很远的距离。不过随着国内863 计划重大项目对助行机器人的重视，国内助行机器人的研发必将大踏步追赶。由以上的介绍可以看出，目前国内外对助行机器人的研究近年已经非常热门，而且在国外逐饯行成比较系统的研发系统，甚至部分已经进入试验或者试用阶段，已经得到不少用户的认可。不过在行走支持技术等领域，需要解决移动灵活性、能源高效化、便携性和多种路面适用性等技术难题。在辅助导航技术方面，需要开发更准确可靠的导航系统，包括定位、路径规划和系统控制，并赋予机器人学习能力，能够获取用户的个性特征，自动适应用户的行为，来提高用户的舒适度。
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燕山大学里仁学院毕业设计（论文）
第2章 助行机器人的总体设计方案
2.1助行机器人研制目标
突破助老/助残机器人的行走辅助关键技术，结合助行任务的功能要求，实现各项关键技术的演示验证，概念样机的技术指标达到国际先进水平。本课题将解决总体目标中的行走辅助技术难题，为各类性质辅助系统提供标准移动平台。因此在助行机器人研制中要充分考虑与操作臂和其它传感器的集成需要。
2.1.1适用环境分析
目前情况下，不管是在国外还是在国内研制的助行机器人，大部分都只能在室内环境运行，对地面平整度要求很高，即使少数可以在室外运行的助行机器人也还未到很成熟的阶段，但是对于使用者来说，一款助行器如果只能在有效而且严格的使用环境下使用的话，必然没有什么太大的实用价值。对于使用者来说，一款能够适用与各种地面，复杂地形的助行机器人。考虑国内外这些研究情况结合这次 863 项目的研究和对国内助行机器人研究的现状分析，本次项目打算能够研制一款助行机器人，能够适用于室内/室外多种地面的移动模式：采用传感器检测路面的角度和轮速的变化，进而控制驱动轮的力矩和速度，无论在室内的平整路面，还是在室外的起伏路面，用户均能获得平稳的行走体验和高效的能源效率。
2.1.2使用人群分析
部分助行机器人面向视力受损不过还未完全失明的人，部分面向老年人，主要针对肌肉无力等情况。就目前国外研究情况来看，主要的还是面向残疾人和一些老年人。本项目研制的助行机器人主要人群针对行走不便、视弱、盲人等的老年人和残疾人，以日常生活和工作所需要的行走辅助为主要目标。
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