下肢外骨骼机器人动力学分析及设计
下肢外骨骼康复行走机器人控制系统设计
1、高度智能化：通过机器学习算法的不断训练和优化，控制系统的控制精度 得到了显著提高。
2、良好的适应性：系统能够根据不同患者的实际情况自动调整参数，满足个 性化的康复需求。
3、高度安全性：在系统中引入了多重安全保护措施，确保了患者在使用过程 中的安全。实验验证结果表明，该控制系统在帮助患者进行站立、行走等运动 方面具有显著效果，能够有效改善患者的运动功能。然而，仍存在一些不足之 处，如对患者的身体状态和运动数据的实时监测尚不完善，部分传感器数据的 准确性和稳定性有待提高等。
方法
为了实现上述目标，本次演示采用以下步骤和方法进行控制系统设计：
1、需求分析：首先对下肢外骨骼康复行走机器人的应用场景、患者需求、现 有产品的优缺点等进行深入调研和分析。
2、系统架构设计：根据需求分析结果，设计下肢外骨骼康复行走机器人的整 体架构，包括机械结构、控制器、传感器、执行器等组成部分。
下肢外骨骼康复机器人控制系统的主要设计原理基于人体运动学和动力学原理， 同时结合了机械设计、电子控制、传感器技术等多学科知识。具体实现方法和 步骤如下：
1、硬件设备选择：控制系统硬件设备包括机械结构、电机、传感器、电路板 等。根据使用者的身体状况和康复需求，选择轻便、耐用且符合人体工程学原 理的硬件设备。
3、设备性能方面，下肢外骨骼行走康复机器人具备良好的稳定性和耐用性， 但仍然存在一些可以改进的空间，如提高设备的自适应性、降低能耗等方面的 研究。
讨论：
根据研究结果，我们对下肢外骨骼行走康复机器人的研究现状进行了讨论。虽 然该领域已经取得了一定的进展，但仍存在一些问题需要进一步解决。例如， 设备重量和穿戴舒适度是影响用户体验的关键因素之一，如何通过优化设计和 材料选择等方式减轻设备重量、提高穿戴舒适度是未来的研究方向之一。
《下肢外骨骼康复机器人的人机交互控制系统设计与实现》
《下肢外骨骼康复机器人的人机交互控制系统设计与实现》一、引言随着医疗科技和机器人技术的飞速发展，下肢外骨骼康复机器人成为了康复医学领域的研究热点。
该类机器人通过模拟正常人体运动模式，协助患者进行康复训练，从而改善其行动能力。
其中，人机交互控制系统的设计与实现是影响康复效果和用户体验的关键因素。
本文将探讨下肢外骨骼康复机器人的人机交互控制系统的设计思路与实现方法。
二、系统设计目标1. 提供精确的力矩控制，以模拟人体自然运动；2. 增强患者与机器之间的交互体验，确保安全与舒适；3. 具备可定制的康复训练模式，满足不同患者的需求；4. 实时监测患者状态，并根据反馈调整康复策略。
三、系统设计原则1. 安全性：确保系统运行过程中患者安全无虞；2. 舒适性：系统应贴合人体工学设计，确保患者使用舒适；3. 智能化：通过算法优化，实现智能化的运动模式调整和康复策略制定；4. 可扩展性：系统设计应具备可扩展性，方便未来功能的增加和升级。
四、硬件结构设计硬件结构包括外骨骼机械结构、传感器系统和驱动系统。
外骨骼机械结构应与人体下肢紧密贴合，保证运动的一致性。
传感器系统包括力矩传感器、位置传感器和压力传感器等，用于实时监测患者的生理数据和机器的运动状态。
驱动系统则负责驱动外骨骼机械结构进行运动。
五、软件控制系统设计软件控制系统是整个系统的核心，包括控制算法、交互界面和数据处理模块。
控制算法负责根据传感器数据调整机器的运动模式，实现人机协同。
交互界面则提供友好的操作体验，方便患者和医护人员操作。
数据处理模块负责收集和分析患者数据，为康复策略的制定提供依据。
六、人机交互实现人机交互实现主要依赖于传感器数据的获取和处理、控制算法的优化以及交互界面的设计。
通过力矩传感器、位置传感器等获取患者的生理数据和机器的运动状态，经过数据处理模块的分析和处理，得出控制指令，通过控制算法调整机器的运动模式，实现人机协同。
同时，交互界面的设计应考虑患者的使用习惯和需求，提供友好的操作体验。
外骨骼机器人研究与设计
外骨骼机器人研究与设计外骨骼机器人是一种可以穿在身上的机器人，它可以增强人类肢体的力量和自主移动能力。
外骨骼机器人的研发已经取得了重大的进展，这种机器人已经成为了越来越多研究机构和企业的研究重点。
一、外骨骼机器人的研究现状外骨骼机器人最初的应用是在军事领域。
2000年，美国国防部资助对外骨骼机器人的研究，研究结果表明，戴上外骨骼机器人的士兵能够在山路上扛着100多磅的装备行走。
之后，为了解决失能人群机械化帮助的问题，医学界增加了对外骨骼机器人的研究。
同时，德国开发出了专门的“机器人运动员”，使得协会残疾人可以享受到运动的乐趣。
目前，外骨骼机器人已经被广泛应用于医疗、日常生活和生产制造等领域。
在医疗领域，外骨骼机器人可以帮助瘫痪患者进行肢体康复。
在日常生活领域，外骨骼机器人可以帮助人们进行搬运货物、爬楼梯等力气活。
在生产制造领域，外骨骼机器人可以提高工人的工作效率和减少工伤。
二、外骨骼机器人的设计与原理外骨骼机器人的设计需要考虑机器人的体重、力度、稳定性和电池寿命等问题，同时还需要考虑外骨骼与人类进行有效交互的问题。
从原理上来说，外骨骼机器人包括四个主要的部分：传感器、计算机、执行器和电池。
首先是传感器，它可以读取人类的姿态和动作，以对外骨骼机器人进行控制。
然后是计算机，它用于对传感器提供的数据进行处理和分析。
执行器被用来转动电动机或液压系统，以使外骨骼机器人产生相应的力和运动。
最后是电池，它能提供给外骨骼机器人所需的电力。
三、外骨骼机器人的优势与未来展望外骨骼机器人的优势在于能够增强人类的肢体功能，并且帮助人们完成一些重体力活，减轻了工人们的负担，提高了工作效率，同时也使得瘫痪患者可以完成肢体康复训练。
另外，外骨骼机器人的应用未来还将不断拓宽，应用场景也将更加多样化，例如，外骨骼机器人可以被用来支持太空步行、远程医疗等方面。
总之，外骨骼机器人的研究和设计离不开数学、力学、材料等学科的支撑。
未来，它将会不断地被应用于人类生活的各个领域，并且有可能会成为人类生活的必需品。
下肢外骨骼康复机器人控制系统设计与研究
下肢外骨骼康复机器人控制系统设计与研究一、本文概述随着科技的不断进步，医疗康复领域迎来了前所未有的发展机遇。
下肢外骨骼康复机器人作为一种辅助人体行走、促进康复的重要设备，其设计与研究具有重要的实践意义和理论价值。
本文旨在探讨下肢外骨骼康复机器人的控制系统设计，包括硬件构成、软件编程以及运动控制策略等方面，以期为提高康复效果、促进患者康复进程做出贡献。
本文首先介绍了下肢外骨骼康复机器人的研究背景和发展现状，阐述了其在医疗康复领域的应用前景。
随后，详细分析了下肢外骨骼康复机器人控制系统的设计要求和技术难点，包括机械结构设计、传感器选型与配置、运动学建模与控制算法设计等方面。
在此基础上，本文提出了一种基于人机交互的下肢外骨骼康复机器人控制策略，以实现精准的运动轨迹控制和个性化康复治疗。
接下来，文章重点阐述了下肢外骨骼康复机器人控制系统的设计与实现过程。
介绍了控制系统的硬件构成，包括主控制器、驱动器、传感器等关键部件的选型与配置。
然后，详细描述了控制系统的软件编程，包括运动学建模、控制算法实现、人机交互界面开发等方面。
通过实验验证和临床应用测试，评估了所设计的控制系统的性能和效果。
本文的研究成果不仅为下肢外骨骼康复机器人的设计与研究提供了有益的参考，也为医疗康复领域的技术创新和发展提供了新的思路和方法。
未来，我们将继续深入研究下肢外骨骼康复机器人的控制策略和技术应用，以期为患者提供更加高效、个性化的康复治疗方案。
二、下肢外骨骼康复机器人基础理论下肢外骨骼康复机器人作为一种辅助人体下肢运动的医疗设备，其基础理论涉及多个学科领域，包括生物力学、机器人技术、控制理论以及人机交互等。
生物力学基础：生物力学是研究生物体在力学作用下的反应和适应的科学。
在下肢外骨骼康复机器人的设计中，必须充分理解人体下肢的生物力学特性，包括骨骼结构、肌肉力量分布、关节运动范围等。
这些特性为机器人设计提供了重要的参考依据，确保了机器人在辅助人体运动时能够符合生物力学规律，避免对人体造成不必要的损伤。
外骨骼机器人的动力学分析与控制策略研究
外骨骼机器人的动力学分析与控制策略研究一、前言近年来，随着科学技术的发展，机器人逐渐走进人类的生活，尤其是外骨骼机器人的出现，更是让人们对于科技的崭新变革有了更加深刻的认识。
外骨骼机器人不仅能够帮助残疾人或者老年人重拾站立、行走的能力，还能在军事方面起到极为重要的作用。
本文旨在通过对外骨骼机器人的动力学分析与控制策略研究，使读者对于这一先进技术有更加全面的认识。
二、外骨骼机器人的动力学分析1.外骨骼机器人的定义和研究意义外骨骼机器人指的是人类穿戴的外部机械骨骼，通过机械、电气、计算机等技术实现人机互动的机器人。
外骨骼机器人的研究意义在于推动机器人技术的发展和应用，同时它也有助于改善人类的生活和工作条件，提高人类的工作效率和生产力。
2.外骨骼机器人的运动分析外骨骼机器人的运动分析涉及到机器人的整体构造、人体动力学、运动学和动力学特性等方面。
通过对机器人运动的分析，可以有效地指导机器人运动控制策略的设计和优化。
3.外骨骼机器人的力学模型外骨骼机器人的力学模型可以分为刚体动力学模型和柔性动力学模型两种。
其中刚体动力学模型适用于外骨骼机器人的机械部分；柔性动力学模型适用于人体部分。
力学模型的建立能够帮助我们更好地理解外骨骼机器人的运动特性。
4.外骨骼机器人的驱动方式外骨骼机器人的驱动方式主要包括热力驱动、电力驱动、压力驱动和液压驱动等。
其中电力驱动和液压驱动被广泛应用于外骨骼机器人的设计中。
三、外骨骼机器人的控制策略研究1.外骨骼机器人的控制目标外骨骼机器人的控制目标主要包括行走稳定性和运动姿态控制两部分。
行走稳定性是指外骨骼机器人在行走过程中保持平衡的能力；运动姿态控制是指控制机器人在不同位置和姿态下的运动和动作。
2.外骨骼机器人的控制方法外骨骼机器人的控制方法包括：传统PID控制方法、自适应控制方法、模型预测控制方法等。
其中自适应控制方法和模型预测控制方法能够更好地应对外部环境的变化和机器人运动的复杂性。
下肢外骨骼助行机器人驱动系统分析
【 ４ 】ｈ ｔ ｔ ｐ ： ／ ／ ｗ ｗ ｗ ２ ． ｍ 乱Ｐ ｓ ｕ ． ｅ ｄ ｕ ／一ｐ ｔ ／ ｒ ｅ ｎ ｅ ｅ ３ ８ ４ ／ ａ ｎ ａ ｔ ｏ ｍ ｙ ． ｈ ｔ ｍ．
【 ５ 】冯治国． 步行康复训练助行腿机器人系统［ Ｄ ］ ． 上海： 上
海大学 ， ２ ０ ０ ９ ．
实现较 大动力 的驱动 ，则需选取 电机 的体积 也可能会 较 大 ，这样 对机构 的轻巧 、灵活性带来一定 的问题 。 液压驱 动 的优 点 是 ：传 动 功率 密 度 大 ，传 动 平 稳 ，能 动 比较 高 ，并 且 容 易控 制 。但 也 有 其 缺 点 ： （ １ ）液压 驱 动 系统 因为原 理 的 限制 ，在 控制 响应 速 度和精度上有先天 的不足 ，且 提高这两项指标付 出的 控制及 制造成本 巨大 ； （ ２ ）液 压驱动 系统 的结构 复
下肢外 骨骼助行 机器人 驱动系统研究 现状 ，并对各种
不 同的下肢外骨骼助行 机器人 驱动系统进行分析 ，为 下肢外骨骼助行机器人驱动系统的设计提供参考。
参 考 文献 ：
【 １ 】 张佳帆． 基 于柔性外 骨骼 人机 智能系统基础理论及应用 技术研究 ［ Ｄ］ ． 杭州 ： 浙 江大学 ， ２ ０ ０ ９ ．
Ｃ Ａ： Ｎ ｏ ａｈ Ａｔ ｌ ａ ｎ ｔ ｉ ｃ Ｂ ｏ ｏ ｋ ｓ ， ２ ０ ０ １ ．
染 、工作压力 低 ，制 造 要 求 比液压 元 件 低 、维护 简 单 ；但是气动装置 的信号传递 的速度较慢 ，而且 由于 空气具有 可 压缩 的特点 ，导致 运 动 速度 ：下肢外骨骼助行机器人 驱动系统分析
・１ ７ １・
精度控制 困难 。
３ 典型 驱 动 系统 对 比分 析 电机驱动控制模式简单 、响应快 ，且控 制精度 易 于保证 ，维护使 用 方 便 ，信 号 监 测 、传 递 和 处 理方 便 ，成本低廉 ，驱 动效率高 ，不会污染环境 。但如果
下肢外骨骼康复机器人设计及运动学分析
下肢外骨骼康复机器人设计及运动学分析摘要：下肢运动功能障碍患者为数众多，常规的康复训练高度依赖理疗师，成本昂贵，常人难以承受。
下肢外骨骼康复机器人能有效解决这一社会问题。
本文设计了一个单腿两自由度主动驱动的下肢外骨骼康复机器人。
采用两个直线驱动器分别驱动髋关节和膝关节的运动，直线驱动器末端安装有力传感器，通过时时检测人-机作用力实现机器人的柔顺控制。
本文对该机构进行了运动学分析，并使用MATLAB对机构进行了轨迹规划仿真。
仿真结果表明该下肢外骨骼康复机器人具备辅助病人的能力。
关键词：下肢外骨骼，柔顺控制，轨迹规划0 引言随着人口老龄化的发展，脑卒中，骨关节炎等老龄化疾病患者数量逐渐增加。
这类患者往往患有各种致残的疾病，丧失正常的运动能力[1]。
在这样的时代背景下，未来社会对康复医疗的需求将越来越迫切。
下肢外骨骼机器人将为解决这一社会问题发挥重要的作用。
近年来，国内外众多研究机构对康复机器人开展了深入的研究。
在台架式下肢外骨骼康复机器人研究方面，瑞士HOCOMA公司和瑞士苏黎世联邦理工大学共同研制的Lokomat外骨骼康复机器人，它髋关节和膝关节各采用一个直线电机进行驱动，单腿具有两个自由度，双腿四个自由度。
该机器人在轨迹控制的基础上采用了阻抗控制的方式，具有很好的实用性和用户体验[2-4]。
哥伦比亚大学研发的ALEX，除了单腿的四个自由度之外，骨盆上还具有四个自由度，机器人总共具有十二个自由度，它将电机放在下肢外骨骼后方,采用带轮等实现电机远端驱动，有效地降低了机器人运动部件的惯量，该机器人采取将切向力和法向力作用在患者的踝关节的方式,切向力帮助患者按照轨迹移动,法向力用于调整踝关节轨迹的法向运动阻碍[5]。
荷兰屯特大学研发的LOPES，该机器人采用绳驱动的方式，单腿有四个自由度，除了髋关节和膝关节在矢状面上的各一个旋转自由度外，还增加了骨盆的移动和髋关节的内收外展运动。
该机器人同时具有两种不同的控制模式，分别为机器人主动和患者主动，充分考虑到了不同人的行走能力，能根据患者的实际需要提供必要的辅助[6]. 瑞士洛桑理工大学研制的WalkTrainer，它髋关节，膝关节，踝关节各一个自由度，单腿具有3个自由度，同时骨盆具有6个自由度，机器人总共有12个自由度。
下肢康复外骨骼机器人动力学分析及仿真
下肢康复外骨骼机器人动力学分析及仿真一、本文概述随着医疗科技的快速发展，下肢康复外骨骼机器人作为一种新型康复设备，正日益受到研究者和医疗工作者的关注。
本文旨在对下肢康复外骨骼机器人的动力学特性进行深入分析，并通过仿真实验验证其理论分析的准确性。
文章首先介绍了下肢康复外骨骼机器人的研究背景和应用意义，阐述了其动力学分析的重要性。
随后，本文详细阐述了下肢康复外骨骼机器人的动力学建模过程，包括机器人的运动学模型、动力学模型以及控制模型的建立。
在建模过程中，考虑了机器人的结构特点、运动规律以及人机交互等因素，确保了模型的准确性和实用性。
在完成动力学建模后，本文利用仿真软件对下肢康复外骨骼机器人的动力学特性进行了仿真实验。
仿真实验包括了机器人在不同运动状态下的动力学响应、人机交互过程中的力传递特性以及控制策略的有效性等方面。
通过仿真实验，本文验证了动力学模型的正确性，并为后续的实物实验提供了理论支持。
本文总结了下肢康复外骨骼机器人动力学分析及仿真的主要研究成果，并指出了未来研究方向。
通过本文的研究，不仅有助于深入理解下肢康复外骨骼机器人的动力学特性，还为优化机器人设计、提高康复效果以及推动医疗康复领域的发展提供了有益的参考。
二、下肢康复外骨骼机器人概述下肢康复外骨骼机器人是一种辅助人体下肢运动，帮助进行康复训练的先进医疗设备。
这种机器人通过精密的机械结构和智能控制系统，能够实时地感知并适应穿戴者的运动意图，提供必要的助力或阻力，以达到改善运动功能、增强肌肉力量、促进神经恢复等康复目标。
下肢康复外骨骼机器人通常由支架、传感器、执行器、控制系统等部分组成。
支架负责支撑和保护穿戴者的下肢，同时提供运动的轨迹和范围。
传感器则负责实时感知穿戴者的运动状态、肌肉力量、姿态等信息，为控制系统提供决策依据。
执行器则根据控制系统的指令，驱动机械结构产生相应的动作，提供助力或阻力。
在动力学分析方面，下肢康复外骨骼机器人需要考虑穿戴者的运动学特性和动力学特性，以及机器人自身的机械特性、控制特性等因素。
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Internal Combustion Engine &Parts
图1单足支撑期七杆结构建模模型
0引言
外骨骼机器人是一种人机一体化的装置，能够穿戴在人们的身上，帮助人们实现防护、支撑以及运动的功能。
将外骨骼机器人穿戴在士兵身上，能够有效提高其越障能力和承载能力，促使士兵单兵作战力有效提高。
目前，国内外相关专家在对下肢外骨骼机器人建模当中忽略了踝关节的重要作用，因此，本文结合以往的研究数据，优化下肢的动力学建模方法，通过研究人体的下肢步态与自由度，实现动力学分析，并实现结构的设计，进而仿真验证。
1人体下肢动力学建模
人类行走的运动是一个相应步态周期，即单足支撑期→双足支撑期→单足支撑期，在总支撑期中，单足支撑期占到步态周期约40%，而双足支撑期占到步态周期约60%。
以往研究当中在对人体的下肢建立模型中，属于五杆机构，但是忽略了踝关节，本文结合踝关节的重要作用，将其优化为七杆结构。
1.1单足支撑期动力学建模针对简化后的七杆结构模型，通过方法对比，适合选择牛顿—欧拉法进行建模。
建模当中坐标系其相应定义与各个杆件实际参数可见图1，其中D-H 相应连杆的扭转角可见表1。
通过对相应杆的质心进行设定，可得到极坐标中相应位置向量，并能求出相应杆的质心与坐标系其原点之间的实际距离。
针对相应公式进行二阶导数的求导，能够获得相应杆质心具体的加速度。
进而得出相应杆的实际角速度与角加速度。
若设定相应杆为i 杆，则其受力分析如图1。
1.2双足支撑期动力学建模结合双足支撑期实际简化得到的连杆模型（如图2），此时的坐标系定义和杆件具体参数可参考单足支撑期相应定义方法。
在双足支撑期相应第一杆到第六杆方程和单足支撑期相应方程是一样的，只需结合相应科学原理与相关数据对第七杆的方程进行确定即可。
通过相应方程就能够得到相应杆实际力矩和与之存在联系的相应力。
之后，按照依次向前的顺序实现各个关节力矩和关节力的科学推导[1]。
下肢外骨骼机器人动力学分析及设计
姜璐;王宇克
（河南科技大学车辆与交通工程学院，洛阳471003）
摘要:目前我国军事在单兵装备方面不断增加与升级，同时士兵自身负担也在不断加重，运动也不再灵活，在身体机能与抵抗力
不断降低的基础上，士兵难以以充足的战斗力参与到战争当中。
因此，本文针对人类下肢的步态与自由度相应特点，结合单足与双足的支撑期实现动力学方面的分析，并建立相应科学的模型，并对人体下肢登台阶当中功率的变化，综合分析各关节相应驱动的方式。
同时结合科学的软件对其实现设计与验证。
关键词:外骨骼；动力学；设计；仿真
——————————————————————
—作者简介:姜璐（1997-），男，山东临沂人，河南科技大学在读本
科，研究方向为车辆工程。
关节关节角变量θi
连杆扭转角αi
0123567
θ1θ2θ3θ4θ5θ6θ7
π-θ1θ2-π/2θ3θ4θ5-θ6π/2-θ7
表1关节扭转角
图2第i 杆的受力分析
2MATLAB 仿真
2.1关节驱动力矩
在人体的下肢动力学相关分析的基础上，通过MATLAB 进行编程与仿真，能够获取各个关节在每一个相应步态周期之内相应驱动力矩。
结合人类临床方面的各种步态相关数据，能够获得每个步态相应周期之内人体的下肢相应关节具体角度所发生的改变，并对其进行离散，之后导入MATLAB 获得相应角度变化的曲线。
由于本文所设计的外下肢外骨骼机器人主要应用在军事领域，所以设计当中设定人体的背部负担有一百公斤重物，结合我国成年人相应人体尺寸，能够获得人体上肢与下肢相应几何尺寸。
结合成年人人体惯性的相关参数，能够获得人体的下肢所有部位实际的惯性参数和质心位置。
在对人体的步态进行分析的时候，只需要分析人体下肢其中一条腿相应步态周期之内的相关活动。
将一只腿运动的初始状态设定为支撑期，通过MATLAB 并结合相应科学公式实现编程，之后就能够获得一个步态相应周期之内各个关节其驱动力矩的曲线。
2.2关节功率
实现对需要驱动的相应关节进行确定，首先要对相应步态周期之内各个关节实际功率变化情况进行有效计算，通过公式P i =τi ·ωi 能够获得相应步态周期之内各个关节实际平均功率，即：P ave
i =
10
∫τi
·ωi
dt 。
结合一个完整的步
态周期之内各个关节相应功率实际变化曲线，可以发现在功率是正的时候，此时关节需要相应驱动器为其提供一定的能量，在功率是负的情况下，此时关节处于向外趋势，会向外界实现能量的释放。
在一个完整的步态周期内，各个关节相应平均功率是：髋关节为-200.13W ；膝关节为93.79W ；踝关节为42.58W 。
基于相应平均功率，能够得出一个完整的步态周期之内，驱动功率需求最大的是膝关节，其次就是踝关节，在人体髋关节对驱动功率的需求是0，此关节只需要利用自身吸收的相关能量就能实现行走运动。
因此，在下肢外骨骼机器人动力学分析当中需要关注踝关节的相关作用，不能忽视其进行建模，而优化之后的七杆机构能够更全面地反应人们步行过程中各个关节实际力矩以及功率改变。
在登台阶的相应研究中，发现此时踝关节与髋关节需求能量比较小，而膝关节需求能量就比较多。
并通过研究与分析得出，驱动器施加在各个关节处，会对相应骨骼增加额外的重量压力，所以，在前期的研究当中只需要将驱动器加置在膝关节处[2]。
3下肢外骨骼机器人结构设计3.1人体下肢关节分析和关节设计实现下肢外骨骼机器人的结构设计，就要求设计的运动要和人体实际下肢运动存在高度一致性，基于此，就要着重对人体下肢相应运动特点进行深入分析。
通过对人体下肢髋关节、膝关节以及踝关节的相关运动进行分析，发
现人体下肢理想的自由度有十四个。
在髋关节的设计中，结合髋关节实际运动相应自由度的转动轴，要和人体主要的自由度相应转动轴相重合。
相应髋关节其屈伸运动，要能够使下肢外骨骼机器人实现迈脚这一功能动作的完成，在旋转运动与外摆内合的动作当中能够保持平衡，同时还能实现行走方向的改变。
并结合上述分析，在髋关节进行结构设计当中不需要进行驱动的添加。
针对膝关节的设计，由于膝关节具有复杂性和完善性，并且属于下肢活动枢纽，负重较多并且相应运动量也大，所以对膝关节进行相应屈伸自由度的设计，并在此处安装相应的驱动器。
针对踝关节的设计，要确保其关节运动模式与人类的踝关节实际运动具有高度一致性。
基于人体踝关节相应运动模式并未在步行运动中占据突出地位，而且其扭动幅度也较小，所以在设计当中只需要实现2个自由度的保留，并且此处也不需要实现驱动器的添加。
3.2平地行走过程中膝关节液压缸驱动力
在上文动力学的仿真当中得出相应关节对驱动力矩的实际需求，结合设计当中液压缸相应尺寸和外骨骼在大、小腿之上相应安装的尺寸，能够对膝关节相应液压缸输出力进行大小的计算，并对液压缸进行简化安装。
并通过相关公式获得液压缸实际输出力相应曲线和膝关节的液压缸实际位置相关曲线，能够发现不管腿的左右，实际活塞运动其幅度最大时刻均属于摆动期内，并且液压缸需求实现最大输出力予以提供的相应时刻也均在支撑期之内。
因此，在之后的算法研究当中，既要动态控制液压缸其位置，又要通过传感器的安装，实现液压缸相应输出力实际大小的采集。
同时和仿真实验当中相应曲线进行比较，确保相应差值能够对下肢外骨骼机器人实际辅助作用进行体现。
最后，将样机模型与相应曲线导入到ADAMS 当中来进行仿真，验证相应力矩具有正确性，基本符合人体实际行走相应关节其角度特性[3]。
4结束语
人的下肢运动具有可重复、约束性和周期性特点，还包含各种标准运动。
在下肢外骨骼机器人研究设计当中，最主要的评定指标与模拟目标就是下肢平地行走。
结合其相应特点，优化了以往建立的模型，实现七杆模型的改进建立，并在此基础上通过相关科学理论进行建模，并利用先进软件进行仿真验证，实现对外骨骼机器人动力学的有效分析和设计。
参考文献:[1]靳兴来，朱世强，张学群，等.液压驱动下肢助力外骨骼机器人膝关节结构设计及试验[J].农业工程学报，2017，33（5）：26-31.
[2]徐元杰.下肢外骨骼机器人运动失稳机理及控制策略的研究[D].新疆大学，2017，12（33）：122.[3]郭伟，杨丛为，邓静，等.外骨骼机器人系统中人体下肢关节力矩动态解算[J].机械与电子，2015（10）：71-75.。