下肢穿戴装置人机耦合模型与助力特性研究
顾理
张欣怡
邵家儒
郑子君
杨瑜
重庆理工大学 机械工程学院,重庆 404100
摘要：[目的]针对现有下肢外骨骼装置体积大、能耗高的问题,设计一种含踝关节助力弹簧的下肢穿戴装置,在不增加人体额外消耗的前提下,降低肌肉代谢,提升助力效果.[方法]首先,分析人体下肢骨骼结构,完成下肢穿戴装置的结构设计;其次,构建人机耦合数值模型,开展多工况下的助力特性仿真分析;最后,借助OpenSim软件进行生物力学仿真,模拟人体穿戴装置行走过程,验证装置有效性.[结果]结果表明,正常步行速度下,穿戴该装置后踝关节平均峰值力矩下降27.4%,人体肌肉总代谢量降低5.3%,小腿主要肌群代谢均有所减小,有效减轻了穿戴者肌肉负荷,实现了良好的助力效果.研究可为被动式助力装置设计提供参考.
关键词：下肢外骨骼踝关节助力动力学仿真肌肉代谢
分类号：TP242(自动化技术及设备)
资助基金：重庆市自然科学基金面上项目(CSTB2023NSCQ-MSX0802)重庆市教委科学技术研究项目(KJQN202201113)重庆市教委科学技术研究项目(KJQN202201105)
论文发表日期：2026-02-15
在线出版日期：2026-09-12（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：8( 138-145 )
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