稳定行走是外骨骼机器人研究的一个关键问题,也是实现其他功能的根本前提。基于人体步态研究和双足机器人ZMP(零力矩点)理论,推导出ZMP的计算公式;通过Adams软件仿真和外骨骼穿戴实验得出平地行走、越障两个特征动作下的人体和外骨骼人-机系统的ZMP轨迹;分别对比同一动作下的人体和外骨骼人-机系统的稳定裕度研究外骨骼人-机系统的稳定性。仿真和实验结果表明外骨骼人-机系统稳定裕度较人体差,但完全可以满足平地行走、越障两个动作的稳定性要求。

下肢外骨骼机器人带动人体下肢来完成行走、站立等动作,此过程的人机交互很密切。在人行走、站立等过程中,随着不稳定因素的产生,会使外骨骼机器人带动人体发生倾倒情况。针对所存在的问题,以ZMP理论为依据,对下肢外骨骼机器人的稳定性进行分析,通过仿真分析最终给出符合下肢外骨骼机器人的稳定性判据。

针对人体运动稳定性边界的确认及快速识别的问题,提出一种在多因素共同影响下判断人体运动稳定性边界及快速识别的方法。建立简易人体刚体模型采集运动数据,采用ZMP作为人体运动稳定性判据,并针对受外界干扰的实际情况对其进行改进。分别研究重力、外力、惯性力对人体运动稳定性的影响,再将3种影响因素进行耦合进而达到通过检测传感器运动数据得出在多因素共同影响下的人体运动稳定性边界的目的。