基于主被动联合驱动的助力型踝关节外骨骼机器人的协调性设计

贺贵松，黄学功，李峰

（南京理工大学 机械工程学院，南京219904)

摘要：随着现代化战争的不断升级，士兵需要将更多的作战物资运送到作战区域。由于士兵的负重能力有限，这严重制约了士兵的携行能力和机动能力，所以研制出适合单兵作战的助力型外骨骼机器人就显得迫在眉睫。以往的助力型外骨骼机器人大多数采用电机驱动，这种驱动方式有着很好的助力效果，但往往续航能力不足。本文针对这一缺点，通过对人体运动进行仿真分析，设计了一款基于主被动联合驱动的踝关节外骨骼机器人，并利用OpenSim软件仿真验证了弹簧的加入可以很好地实现助力效果，同时根据人体步态特征对外骨骼机器人进行了步态规划。之后采用理论分析说明了在该步态下可以实现弹簧、电机、穿戴者三者之间的协同。最后通过实验验证了主被动联合驱动的助力型踝关节外骨骼机器人的驱动协调性和助力性。

关键词：助力，踝关节，主被动联合，协调驱动，步态规划

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Cite this article  He, G., Huang, X. & Li, F. Coordination Design of a Power-Assisted Ankle Exoskeleton Robot Based on Active-Passive Combined Drive. J. Shanghai Jiaotong Univ. (Sci.) 30, 197–208 (2025). https://doi.org/10.1007/s12204-023-2589-8