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1、分类U D学科、专业 ：所在单位 ：论文提交日期：论文答辩日期：学位授予单位：机械电子工程机电工程学院2009年12月2010年3月哈尔滨工程大学Classified Index：、 UDC：卜 uuU；A Di ssertat ion for the Degree of MEngMechanism Design and Prototype ofWalking Aided RobotCandidate：Peng JinboSupervi sor：ProfZhang JinyuAcademic Degree Appl ied for： Master of EngineeringSpec ial
2、ity： Mechatronic EngineeringDate of Submission：December，2009Date of Oral Examination： March，2010University：Harbin Engineering UniversityoIt。，0哈尔滨工程大学学位论文原创性声明本人郑重声明：本论文的所有工作，是在导师的指导下，由作者本人独立完成的。有关观点、方法、数据和文献的引用己在文中指出，并与参考文献相对应。除文中已注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经公开发表的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本
3、人完全意识到本声明的法律结果由本人承作者(签字)：日期： 州D 日哈尔滨工程大学学位论文授权使用声明本人完全了解学校保护知识产权的有关规定，即研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权属于哈尔滨工程大学。哈尔滨工程大学有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件。本人允许哈尔滨工程大学将论文的部分或全部内容编入有关数据库进行检索，可采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文，可以公布论文的全部内容。同时本人保证毕业后结合学位论文研究课题再撰写的论文一律注明作者第一署名单位为哈尔滨工程大学。涉密学位论文待解密后适用本声明。 本论文眺授予学位后即可口在授予学位12个月后口解密后)由哈尔滨工
4、程大学送交有关部门进行保存、汇编等。作者(签字)日期：洲口年乡月“目新(签字)：躺硝伽I o年弓艮心El 0彳哈尔滨T程大学硕十学位论文摘 要随着人们生活水平的提高，对康复治疗的需求越来越大，特别是康复训练机器人。根据这种需求，研究设计了一种新型的康复训练机器人助行机器人。该机器人模拟正常人行走的动作，不但可以对下肢有运动障碍的病人进行下肢康复训练，而且可以辅助其正常行走。本文介绍了康复训练机器人的国内外发展现状及应用情况，提出了助行机器人的总体设计方案，整体结构包括三大部分：轮驱机构、起坐机构和助力行走机构。并应用ProE三维设计软件进行了助行机器人总体结构设计，利用Pr0MECHANICI
5、A模块进行有限元分析。在分析正常人行走规律的基础上，运用Inventor软件的CAGD功能对助力行走机构进行了设计，并运用MAnABSimulink进行建模、仿真与优化，最终确定了模拟正常人行走时的机构参数。本文分析了助行机器人起坐机构控制系统，对其进行了动力学分析，推导了起坐机构动力学模型，在MATI ABSimulink环境下进行了动力学仿真和控制仿真，完成了控制系统的设计和制作，通过实验研究证实了理论分析的正确性，并完成了起坐机构模型的轨迹控制实验，系统运行平稳，抗干扰能力强，跟踪误差达到了设计目标，从而进一步说明所建立系统的正确性和合理性。本课题进行了试验样机的研制，试验样机各部分功能
6、满足要求，证明了本课题理论研究的正确性和结构设计方案的可行性，为日后该机构的产业化奠定了基础。， 关键词：助行机器人；行走机构；起坐机构；动力学；样机哈尔滨T程大学硕+学位论文AbstractWith the rapidly improvement of peopleS lives，there are increasing demandfor rehabilitation，especially for rehabilitation training robotIn order to fulfill thisdemand，a new type of rehabilitation training
7、 robot，called aided-walking robot isdesigned in this thesisThrough simulating normal peopleS walking behaviors，this robot could not only carry on lower limb rehabilitation training for patients，but also aid their normal walkingThe development and application of the research on rehabilitation trainin
8、grobots both at home and abroad are introduced in detail，and the overallmechanism of aided-walking robot are proposed，including wheeldrivemechanism，updown mechanism and aided walking mechanismFurthermore，theoverall mechanism of the aidedwalking robot is designed by ProE software，andanalyzed with fin
9、ite element analysis method in ProMECHANICA toolboxBased on detailed analysis of normal walking behaviors，aided walkingmechanism is designed using the CAGD function of Invent softwareAt the sametime，modeling,simulation and optimization of the proposed aidedwalkingmechanism are fulfilled with the too
10、lboxes of MATLABsimulinkFinally,themechanism parameters of normal walking behaviors are fixedThe control system of up-down mechanism of aided-walking robot isanalyzed in detailThe kinematical analysis of this structure is conducted，acquiring the dynamic model of up-down mechanismBoth dynamic and con
11、trolsimulation of aided-walking robot are finished both in MATLABSimulink and inpracticeThe feasibility of theory analysis is verified by practical experimentsAlso，the trajectory control experiment of up-down mechanism model is put intopracticeDuring the process of the experiment，system run stably，w
12、ith highability of anti-jammingIts trajectory performance could fulfill the expectedobjectives，proving the feasibility of the proposed systemsFinally,the design and manufacturing of prototypeThe perofrmance of theprototype indicates that the theory conclusion is correct and the structure design isfe
13、asibleWith all these foundationthe roller chain harmonic drive will become气膏哈尔滨下稃大学硕十学位论文industrialization latcrKeywords：Aidedwalking Robot；Walking Mechanism；Up-down Mechanism；Dynami；PrototypetA膏一A、哈尔滨T程大学硕十学位论文R三暑口水第1章绪论1118iji苤-112国内外发展与研究现状2121国外发展状况3122国内发展状况713课题来源与目的814本设计的主要工作内容9第2章助行机器人总体方案一
14、1021引言1022人体步态研究10221人体步态特征分析一10222人体步态轨迹分析1423助行机器人的设计要求1624总体结构方案17241实现助行训练功能的条件及原理17242实现起坐功能的条件及原理18243实现轮椅功能的条件及原理1825本章小结20第3章总体机构设计及分析2131引言”2132轮驱机构的设计21321驱动电机的选择“21322驱动电机转速及功率校核”24323轮驱机构框架设计“2633起坐机构的设计与应力分析“27331起坐机构的三维设计“27332起坐机构的有限元分析29333驱动电机的选择3434助力行走机构的设计35一fA、，J哈尔滨T程大学硕十学位论文341膝关节轨迹的机构设计35342裸关节轨迹的机构设计36343六杆机构
