下肢康复机器人是机器人技术在医疗康复训练中的一种应用,用来帮助肢体障碍患者在康复训练中维持或恢复肢体运动能力。通过将自动化技术引入医疗康复领域,可有效改善传统康复治疗中的人力成本高、效果不明等缺陷,提升患者在康复训练中的治疗效率与质量。首先通过对国内外的下肢康复机器人研究现状与发展趋势的分析,确立了论文的主要研究内容。在分析人体下肢的运动机理和步态规律,测得人体关节的运动数据后,推导用于处理离散关节运动数据的三次样条插值函数,并用C语言编程实现插值功能。选择合适的材料并查阅相关人体数据,确定机器人腿部尺寸的调节范围及关节的结构特点。结合相关数据进行计算,设计出接近人腿肌肉运动情况的直线驱动系统、腿长调节机构以及机器人外骨骼的平衡机构等。由Pro/e软件建立机器人三维实体模型,并通过有限元分析软件ANSYS对机器人的关键零部件进行校核,为机构的设计提供参考,最终加工制造出机器人测试样机的机械本体。基于测试样机建立下肢康复机器人的运动学数学模型和动力学数学模型。运动学部分采用D-H参数法推导了机器人的正逆运动学方程,动力学部分采用CAD技术获取各部件质量大小、质心位置、转动惯量等参数,再运用拉格朗日方程推导机器人的逆动力学公式后,代入相关参数得到理论上机器人关节的扭矩值。使用ADAMS虚拟样机技术得到机器人的仿真关节扭矩值,对比理论与仿真结果,验证理论推导的正确性。针对不同腿长条件的空载与负载情况,对测试样机进行轨迹跟踪测试。并对测试数据分析对比,验证了下肢康复机器人系统的可靠性与功能性,为下肢康复机器人向成熟的康复训练产品的发展提供了必要的理论依据和实践经验。