Kinematyka i dynamika egzoszkieletu kończyn dolnych o napędzie hydraulicznym

Artykuł wprowadza w problematykę związaną z modelowaniem egzoszkieletu kończyn dolnych z napędem hydraulicznym. Na początku przedstawiono kinematyczny model egzoszkieletu. Wyznaczono położenie każdego z charakterystycznych punktów w przyjętym układzie współrzędnych z wykorzystaniem macierzy kosinusów. Następnie określono zmianę długości każdego z siłowników hydraulicznych podczas chodu i biegu. Drugi etap badań polegał na zamodelowaniu poszczególnych części egzoszkieletu w programie CAD w celu wyznaczenia momentów bezwładności każdego z elementów. Bazując na zaproponowanym modelu egzoszkieletu opracowano równania dynamiki i przeprowadzono symulację zmiany pozycji z przysiadu do pozycji stojącej w czasie 1 s. Uzyskane wyniki zaprezentowano na wykresach. We wnioskach końcowych nakreślono kierunki dalszych badań.

---

This paper concerns the kinematics and dynamics of human leg exoskeleton. The biomechanics of human leg was studied and three degrees of freedom model of human leg was obtained. The article introduced in the hydraulic exoskeleton lower leg modelling. The human parts of body mass and inertial parameters were obtained from recent literature, and these parameters were used for modelling human leg and MATLAB package. On this basis, the model of the exoskeleton of the lower limbs with hydraulic actuator was proposed. As the actuators the three hydraulic motors were used. Kinematic model was developed with the appointment of kinematic parameters describing the dependence between various elements of the exoskeleton. To determine the coordinates of the landmarks of the direction cosine matrices were used. The Euler equations were determined and simulation was done by using Matlab package. The obtained results demonstrate the efficiency of the proposed approach that can be utilized to analyze the kinematics and dynamics of exoskeletons for the purpose of selection of their actuators.