国内宇航员登上月球等地外星球不会太过遥远,地外星球表面复杂的环境会让宇航员在地外星球的行动变得困难,降低宇航员的科研能力。因此,本文将设计出一套下肢柔性助力服,通过柔性助力服对宇航员下肢进行助力,解决宇航员在地外星球行动困难的问题。首先,进行人体下肢建模及下肢柔性助力服概念设计。分析人体生理结构和人体下肢关节活动特征,根据下肢行走步态特性确定下肢尺寸参数和运动范围,设计出各个关节的运动自由度。完成对下肢柔性助力服的概念设计,包括它的机械结构、感知系统、驱动系统和控制系统。其次,进行下肢柔性助力服的动力学建模。建立人体下肢的关节坐标系模型,对下肢柔性助力服进行运动学分析,获得下肢关节的运动学求解方程。分析宇航服在充压状态下在关节处产生的关节迟滞阻力矩,并通过实验得出迟滞阻力矩变化曲线。根据拉格朗日方程建立下肢走行助力服的动力学方程,计算出下肢单个步态周期下电机力矩的变化曲线。其三,进行下肢柔性助力服结构设计及动力学仿真。根据动力学计算的结果,对电机、减速器、电池和鲍登线等零部件进行选型,并对下肢柔性助力服的整体结构进行详细设计,包括背包结构、驱动单元结构和关节处的柔性绑带结构。在Creo中建立下肢柔性助力服的3D模型,并导入ADAMS系统中,使用cable模块,在模型中设计出鲍登线的结构,添加各个零件的连接关系。将步态曲线导入ADAMS中作为下肢的驱动源,仿真得到电机的力矩变化曲线,验证动力学模型的准确性。最后,进行基于迭代学习的下肢柔性助力服控制策略研究。设计出变增益迭代学习和自适应迭代学习的控制器,并对这两种算法的收敛性进行分析。使用MATLAB对动力学模型采用自适应迭代学习算法、PD-迭代学习算法和变增益迭代学习算法进行仿真,将仿真结果比较,得到控制精度最高的迭代学习控制策略。