非圆齿轮-五杆膝关节机构

复现人膝运动姿态

用差动非圆齿轮约束五杆机构自由度，以单一主动齿轮输入精确复现人体膝关节运动轨迹，相比传统多杆机构结构更简、求解更易。

Guibin, Wang · 周脉乐 · Hao, Sun · Zhaoxiang, Wei · Herui, Dong · Xu, Tingbo · 尹大庆

Machines 2024

技术优势

结构更简单

通过非圆齿轮约束五杆机构的自由度，避免了复杂多杆机构的设计。

轨迹求解更容易

以非圆主动轮作为唯一输入变量，机构运动轨迹可直接由该齿轮参数确定，无需求解复杂多杆方程组。

复现自然步态

运动仿真表明机构能够较好地复现预期的人体膝关节运动姿态。

应用场景

• 外骨骼机器人：外骨骼机器人可直接采用该机构作为膝关节驱动模块，实现更自然的步态跟踪。
• 康复机器人：康复机器人可利用其精确的轨迹复现能力，为患者提供符合正常运动模式的膝关节康复训练。
• 膝关节助力装置：膝关节助力装置可集成该机构，替代传统连杆，实现更自然的助力。
• 仿生机械设计：仿生机械设计可借鉴其通过非圆齿轮实现任意传动比约束机构自由度的方法。