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文件名称：下肢外骨骼机器人优化设计及动力学分析-a course in large sample theory
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更新时间：2021-06-09 10:49:26
外骨骼机器人
上海交通大学硕士学位论文 第二章 下肢外骨骼机器人优化设计及动力学分析
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上约占整个步态周期的 38%[26]。同时，根据两条腿的行走姿态，可以将步态周期
分为单肢负重相(Single Support Phase, SSP)、双肢负重相(Double Support Phase,
DSP)、双肢作用相(Double Impact Phase)和转换相(Switch Phase)等。由于在一个步
态周期中，转换相以及双腿作用相所占的时间比例较少，故本文将不会考虑其对
步态的影响。在本文的研究中，将人的正常步态周期分为单肢负重相和双肢负重
相，并且由于单肢负重相约占整个步态周期的 76%，本文将重点对单肢负重相的
运动学和动力学进行分析，而双肢负重相的运动学及动力学由于过于复杂，故只
在本文中进行简略分析。
本文考虑角度均为相对运动角度，各关节角度的参考基线为：在矢状面上的
躯干纵轴线、髋与膝关节活动中心连线、膝与踝关节活动中心连线、跟部与跖趾
关节最低点连线，分别确定髋关节、膝关节以及踝关节的角度
[27]
，如图 2-2 所示：
图 2-2 关节相对运动角度[27]
Fig.2-2 Relative Angle of the Joints[27]
在图 2-2 中：
+θ hip——大腿相对于骨盆的运动角度
-θ knee——小腿相对于大腿的运动角度
-θ ankle——踝关节相对于小腿的运动角度
各关节均以直立位（髋伸直、膝伸直、踝 90。屈曲）作为 0 度位，屈曲方向
为正，而伸展（或伸直）方向为负。
常人在行走过程中，各关节的角度都有一定的运动范围，在进行人体的运动
学分析时，需注意膝关节不能过伸，即小腿相对于大腿的运动角度始终为正，如
果在行走过程中，人体的关节角度超过了其运动范围，则会对人体造成伤害。