下肢助力機(jī)械外骨骼是一種通過穿戴于人體下肢外側(cè)將人體與機(jī)械并聯(lián)在一起的人機(jī)一體化智能機(jī)械裝置,它在像人體骨骼一樣對(duì)人體起到支撐和保護(hù)作用的同時(shí),也可以輔助人體下肢進(jìn)行運(yùn)動(dòng),它是機(jī)械、材料、傳感器、人工智能等多個(gè)領(lǐng)域新技術(shù)的結(jié)合。下肢助力機(jī)械外骨骼主要用于為人體步行提供助力,緩解人體大負(fù)重行走狀態(tài)下的疲勞感。與傳統(tǒng)的運(yùn)載機(jī)械相比它具有更高的靈活性,能夠適應(yīng)復(fù)雜環(huán)境,工作范圍更廣闊。本文的研究目的是設(shè)計(jì)一種適用于在人體負(fù)重作業(yè)狀態(tài)下,為人體下肢提供助力的下肢助力機(jī)械外骨骼,其結(jié)構(gòu)需要兼?zhèn)涫孢m性與靈活性。為實(shí)現(xiàn)該目標(biāo),本文主要從結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、運(yùn)動(dòng)學(xué)及動(dòng)力學(xué)分析、仿真和實(shí)驗(yàn)三個(gè)方面對(duì)下肢助力機(jī)械外骨骼展開了相關(guān)研究。在對(duì)其進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的過程中,本文首先參照人體下肢各關(guān)節(jié)的骨骼結(jié)構(gòu)和人體尺寸參數(shù)信息,對(duì)機(jī)構(gòu)進(jìn)行了擬人化的設(shè)計(jì),確定了主、被動(dòng)關(guān)節(jié)以及各關(guān)節(jié)的自由度及轉(zhuǎn)動(dòng)范圍、機(jī)構(gòu)尺寸調(diào)節(jié)范圍,使用SolidWorks建立了下肢機(jī)械外骨骼的三維模型,并對(duì)不同狀態(tài)下的機(jī)構(gòu)受力情況進(jìn)行了靜力學(xué)特性分析。在對(duì)其進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)及動(dòng)力學(xué)分析的過程中,本文首先從人體步態(tài)分析角度出發(fā),對(duì)機(jī)構(gòu)進(jìn)行了正運(yùn)動(dòng)學(xué)和逆運(yùn)動(dòng)學(xué)的求解...

【文章頁數(shù)】：61 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
abstract
第一章 緒論
    1.1 引言
    1.2 課題研究的背景及意義
        1.2.1 課題研究的背景
        1.2.2 課題研究的意義
    1.3 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.3.1 國外研究現(xiàn)狀
        1.3.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀
    1.4 本文的主要研究內(nèi)容
第二章 下肢機(jī)械外骨骼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與受力分析
    2.1 人體下肢生理結(jié)構(gòu)及關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)特性分析
        2.1.1 人體下肢生理結(jié)構(gòu)分析
        2.1.2 人體下肢關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)特性
    2.2 人體下肢機(jī)械外骨骼總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
        2.2.1 下肢機(jī)械外骨骼設(shè)計(jì)原則
        2.2.2 下肢機(jī)械外骨骼材料選擇
        2.2.3 下肢機(jī)械外骨骼總體結(jié)構(gòu)
    2.3 下肢機(jī)械外骨骼各關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
        2.3.1 髖關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
        2.3.2 膝關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
        2.3.3 踝關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
    2.4 下肢機(jī)械外骨骼其他部件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
    2.5 下肢機(jī)械外骨骼各關(guān)節(jié)受力分析
        2.5.1 人體下肢各關(guān)節(jié)力學(xué)分析
        2.5.2 下肢機(jī)械外骨骼靜力學(xué)分析
    2.6 本章小結(jié)
第三章 下肢機(jī)械外骨骼運(yùn)動(dòng)學(xué)模型的建立與仿真分析
    3.1 人體下肢步態(tài)分析
    3.2 人體下肢運(yùn)動(dòng)學(xué)模型的建立
    3.3 基于Matlab/simulink的運(yùn)動(dòng)學(xué)模型驗(yàn)證
        3.3.1 建立simulink運(yùn)動(dòng)學(xué)模型
        3.3.2 仿真數(shù)據(jù)采集
        3.3.3 建立系統(tǒng)仿真模型并驗(yàn)證
    3.4 基于SolidWorks/motion的動(dòng)態(tài)仿真
    3.5 本章小結(jié)
第四章 下肢機(jī)械外骨骼動(dòng)力學(xué)模型的建立與仿真分析
    4.1 基于牛頓-歐拉公式的動(dòng)力學(xué)分析
    4.2 動(dòng)力學(xué)仿真模型的建立
        4.2.1 在motion中導(dǎo)入模型并設(shè)置
        4.2.2 添加驅(qū)動(dòng)函數(shù)
        4.2.3 調(diào)節(jié)參數(shù)與定義載荷
    4.3 下肢機(jī)械外骨骼動(dòng)力學(xué)仿真與分析
    4.4 建立SolidWorks-Matlab聯(lián)合仿真平臺(tái)
    4.5 本章小結(jié)
第五章 下肢機(jī)械外骨骼的實(shí)驗(yàn)研究與分析
    5.1 實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的搭建
        5.1.1 運(yùn)動(dòng)控制原理
        5.1.2 平臺(tái)控制系統(tǒng)搭建
    5.2 人體穿戴測(cè)試實(shí)驗(yàn)
        5.2.0 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)總體構(gòu)成
        5.2.1 穿戴舒適性實(shí)驗(yàn)
        5.2.2 助力性能實(shí)驗(yàn)
    5.3 本章小結(jié)
第六章 結(jié)論與展望
    6.1 結(jié)論
    6.2 展望
參考文獻(xiàn)
作者簡介
致謝



本文編號(hào)：3775456