气动肌肉变瞬心外骨骼膝关节设计与研究.pdfVIP

２０２５年１月Ｊａｎ２０２５

第５３卷第２期Ｖｏｌ５３Ｎｏ２

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ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊｉｓｓｎ１００１３８８１２０２５０２０１５

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文献引用：廖理，罗天洪，马翔宇，等．气动肌肉变瞬心外骨骼膝关节设计与研究［Ｊ］．机床与液压，２０２５，５３（２）：１０６１１２．

Ｃｉｔｅａｓ：ＬＩＡＯＬｉ，ＬＵＯＴｉａｎｈｏｎｇ，ＭＡＸｉａｎｇｙｕ，ｅｔａｌ．Ｄｅｓｉｇｎａｎｄｓｔｕｄｙｏｆｐｎｅｕｍａｔｉｃｍｕｓｃｌｅｔｒａｎｓｉｅｎｔｃｏｒｅｅｘｏｓｋｅｌｅｔｏｎｋｎｅｅｊｏｉｎｔ［Ｊ］．

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ＭａｃｈｉｎｅＴｏｏｌ＆Ｈｙｄｒａｕｌｉｃｓ，２０２５，５３（２）：１０６１１２．

气动肌肉变瞬心外骨骼膝关节设计与研究

１２２２２１

廖理，罗天洪，马翔宇，梁爽，崔庭琼，刘晨杰

（１重庆理工大学机械工程学院，重庆４０００００；２重庆文理学院智能制造工程学院，重庆４０２１６０）

摘要：针对现有气动肌肉外骨骼膝关节柔顺性较低的问题，引入交叉四连杆与仿人体驱动机构，提出一种新型气动肌

肉变瞬心外骨骼膝关节。结合人体膝关节特点，设计外骨骼膝关节结构，并建立关节的运动学与动力学模型，搭建变瞬心

滑膜控制器，对其运动进行仿真分析及实验。结果表明：基于关节模型的变瞬心滑膜控制器可实现关节角度跟踪，该新型

关节能够按照期望轨迹运动，最大角度误差为２８４°，满足外骨骼的设计要求，为人机相容性结构设计提供了参考。

关键词：变瞬心外骨骼；结构设计；轨迹跟踪；动力学模型

中图分类号：ＴＰ２４

ＤｅｓｉｇｎａｎｄＳｔｕｄｙｏｆＰｎｅｕｍａｔｉｃＭｕｓｃｌｅＴｒａｎｓｉｅｎｔＣｏｒｅＥｘｏｓｋｅｌｅｔｏｎＫｎｅｅＪｏｉｎｔ

１２２２２１

ＬＩＡＯＬｉ，ＬＵＯＴｉａｎｈｏｎｇ，ＭＡＸｉａｎｇｙｕ，ＬＩＡＮＧＳｈｕａｎｇ，ＣＵＩＴｉｎｇｑｉｏｎｇ，ＬＩＵＣｈｅｎｊｉｅ

（１ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＣｈｏｎｇｑｉｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｃｈｏｎｇｑｉｎｇ４０００００，Ｃｈｉｎａ；

２ＳｃｈｏｏｌｏｆＩｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔＭａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＣｈｏｎｇｑｉｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＡｒｔｓａｎｄＳｃｉｅｎｃｅｓ，

Ｃｈｏｎｇｑｉｎｇ４０２１６０，Ｃｈｉｎａ）

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｉｍｉｎｇａｔｔｈｅｌｏｗｆｌｅｘｉｂｉｌｉｔｙｏｆｔｈｅｅｘｉｓｔｉｎｇｐｎｅｕｍａｔｉｃｍｕｓｃｌｅｅｘｏｓｋｅｌｅｔｏｎｋｎｅｅｊｏｉｎｔ，ａｎｏｖｅｌｐｎｅｕｍａｔｉｃｍｕｓｃｌｅｔｒａｎｓｉｅｎｔ

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ｃｏｒｅｋｎｅｅｊｏｉｎｔｗａｓｐｒｏｐｏｓｅｄｂｙｉｎｔｒｏｄｕｃｉｎｇａｃｒｏｓｓｆｏｕｒｌｉｎｋａｎｄａｈｕｍａｎｌｉｋｅｄｒｉｖｉｎｇｍｅｃｈａｎｉｓ