火炮装填手在装填炮弹时会消耗大量体力,尤其是腰部承受了很大的力,经过长时间搬运后,许多火炮装填手会有严重的腰伤。本文主要研究针对火炮装填手的腰部外骨骼助力系统,它能够帮助士兵在搬运、装填炮弹时节省体力并减小腰部的受力。当士兵弯腰搬运炮弹时,借助腰部外骨骼助力系统拉动士兵背部直立,将部分负重通过机械结构传导至腿部,从而实现对士兵腰部的保护。本文通过分析人体搬运重物时身体的运动机理和腰部以及背部的受力,结合成年男子身体的平均尺寸,以及人体搬运时的疲劳程度、工作压力、劳动强度和持续时间等,设计外骨骼助力机械系统。该系统包括动力、支撑、传动、调节装置。利用SOLIDWORKS完成对机械外骨骼三维结构的设计。在SOLIDWORKS中将人体和腰部助力模型装配后,将模型导入到ADAMS中,再对零件的材料等属性进行设定,根据人体结构特点,在模型各关节中添加约束和驱动,进行运动学和动力学仿真,得出人体腰背在弯下和直立的过程中液压缸所需要达到的行程,穿戴外骨骼前后人体腰部承受弯矩的变化。确定外骨骼追踪性助力控制策略,在该策略上设计背部助力传动系统。主要包括单片机外围接口通过系统控制液压阀的开闭,在直立过程中实现传动系统助力的功能。