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摘要
该文以蛙人水下作战为背景，旨在通过分析流场速度对下肢运动性能与推进效率的影响，为研制水下蛙人助力外骨骼机器人提供理论依据。从海豚式游泳运动规律出发，采用多刚体运动的动网格方法，建立蛙人运动状态的数值模型。首先通过对比文献实验结果与仿真结果，运用Pearson相关系数方法验证了所采用研究方法的可靠性；然后通过改变流场速度，分析了下肢各关节运动性能和推进效率的变化规律。结果表明：随着流场速度的增大，推进力和推进效率呈现先增大后减小的变化规律，该文所采用的人体模型在流场速度为1.7 m/s时具有最大的推进效率；流场速度主要影响海豚泳中髋关节和膝关节的屈曲阶段，以及踝关节的背屈阶段。上述研究结果将为设计水下助力外骨骼机器人关节模块和人机耦合控制系统提供理论依据。
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