机床与液压

作者：罗天洪，蒲俊杰，梁爽，马翔宇，黄厚勤

单位：重庆理工大学机械工程学院；重庆城市职业学院；重庆理工大学机械工程学院；重庆文理学院智能制造工程学院；重庆文理学院智能制造工程学院；重庆理工大学机械工程学院

关键词：下肢外骨骼;关节设计;CMGWO算法;多目标优化;穿戴舒适性

基金：国家自然科学基金面上项目（52175215）；重庆市英才计划项目（cstc2021ycjh-bgzxm0279）;中央引导地方科技发展项目（23ZYCYJJ0034;2023ZYD0284）；中国博士后科学基金第75批面上资助“地区专项支持计划”（2024MD754044）；2024年重庆市自然科学基金项目（2024NSCQ-MSX3194）

目前下肢外骨骼结构具有较高的非线性以及舒适性较差，实际应用效果不理想。针对此问题，提出一种基于气动人工肌肉驱动的多连杆膝关节结构。该结构通过2个旋转轴运动，更加贴近人体自然步态；同时设计线性传动比，以减小四连杆引起的非线性。建立多连杆膝关节结构的运动学和力传递模型，并求解其瞬心轨迹方程及传动比。通过引入自适应t分布或蚁狮优化算法扰动MGWO算法灰狼位置的更新来改进MGWO算法，增加物种多样性，以跳出灰狼优化算法的局限性。改进后得到的CMGWO算法对双目标函数的优化效果优于MGWO算法。结合2个目标函数，利用CMGWO算法对人机瞬心偏差支配目标传动比进行优化。仿真结果显示：优化后的人机瞬心偏差小于5 mm，基本满足传动比0.6的设计目标，证明了所设计结构在提高人机瞬心适配性的同时，减小了四连杆结构的非线性，为后续人机相容性的研究提供了理论支持。

来源：2025年第12期

《机床与液压》期刊编辑部

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