纯机械无动力穿戴式外骨骼

下肢外骨骼是一款可以提升使用者背负能力，而且可以在复杂的环境中实现仅靠人自身能力无法完成的工作，主要是用于增强人体机能的装置。随着科技的不断创新，下肢外骨骼已经广泛用于医疗领域和军事领域。外骨骼结构设计的优劣，对机械的工作能力以及穿戴者的使用会产生巨大影响。

对现行的几款用于实践的外骨骼机器人进行了分析比较，并结合人体解剖学和运动学的相关理论，针对外骨骼的拟人化设计要求，运用仿生学原理对外骨骼进行总体结构方案的设计，最后利用三维建模软件制作了结构模型，设计出了自由度拟人化分布的机械外骨骼。

在纯机械增力机构方面，我们进行了增力机构的优化分析，分析了各种增力机构的原理、增力效果、设计的难度以及与外骨骼的合理配合，选出了适当的增力机构，使得外骨骼整体设计更加合理，使穿戴者可以极大的提升负重能力。我们对比了包括铰杆增力机构、齿轮增力机构、杠杆增力机构等，最终决定采用“二次正交单铰杆-双铰杆串联式增力机构”。经过简单计算，其理论增力系数计算公式算得增力系数至少是6.303。其增力机构的输入力是大腿行走时带动的力，倘若负载平台需要背负600(60千克)牛顿的重物，则大腿输入力最大约为95.19牛顿（9.519千克），这对于提高工人、军人和一些高龄老人的背负能力有着举足轻重的意义。

创新点：采用“二次正交单铰杆-双铰杆串联式增力机构”，极大提升穿戴者的负重能力。外骨骼在髋关节处创新采用半球面副，在自由度与人体配合方面可以达到更加完美的效果。