随着人口老龄化进程的加剧以及因疾病等因素引起下肢功能障碍患者逐渐增多,康复机构、护理机构以及家属的护理压力增大。解决下肢功能障碍患者的生活难题并提升他们的生活幸福感是社会需求。针对患者对姿态变换以及舒适度等方面的需求,本文设计了一款具备辅助起立功能的智能轮椅。辅助起立机构采用下肢外骨骼的形式,它完成起立动作需要21s。通过在裆部设计鞍形支撑座的方式来降低患者处于站立姿势时人机接触处的交互力以提升患者的舒适度。采用电动推杆以及电机加谐波减速器的驱动方式,在保证关节驱动力矩的前提下降低成本。首先,根据人体下肢解剖学的生理知识,确定人体下肢关节的运动自由度以及相应的生理范围。根据坐姿理论确定人体坐姿以及站姿状态,根据人体站立过程,以降低关节驱动力矩为目的,对人体站立过程进行初步运动规划,根据人体的惯性参数,给出人体质心以及关节静态力矩的计算公式。其次,根据人机工程学的相关设计要求,以电动轮椅的国家标准对智能轮椅进行结构设计。以防止轮椅在运行过程倾倒为目的对底盘进行设计,以精简机构为目的采用下肢外骨骼的构型作为辅助起立机构的设计依据,此种构型使得人机协调性更强。采用非线性优化的方法对辅助起立机构的驱动系统进行优化设计,使得电动推杆的行程与安装位置相互协调。驱动系统的安装考虑了机构的尺寸可调性,即使为了机构与用户匹配,对相关尺寸进行调整,驱动系统依然能够正常工作。使用Solid Works建立了智能轮椅的三维模型,并对其相应的性能参数进行了计算。然后,对轮椅底盘进行了运动学建模,在驱动轮转速和轮椅运动状态之间建立联系。推导了关节与推杆运动学参数之间的关系,以减小冲击为目的对站立过程进行运动规划,对辅助起立机构建立运动学模型。计算了髋关节旋转中心在站立过程中的坐标变化。采用牛顿-欧拉方程对辅助起立机构建立动力学模型,从正向推导了各个部件的速度以及加速度等参数,从逆向推导了各个关节的驱动力矩以及电动推杆所需的推力,并使用Matlab进行理论计算。最后,以人体相应参数为依据建立人体模型,使用Adams对人体与辅助起立机构的耦合模型进行仿真分析,通过仿真结果与理论计算结果的对比,验证了本文所建立模型的正确性。使用Simulation对辅助起立机构进行静力学强度分析,校核了各个关键零部件的强度,验证了智能轮椅结构的安全性。因此,本文设计的辅助起立智能轮椅从人机协调性、安全性、功能性方面都满足设计需求。