下肢助力機械外骨骼是一種通過穿戴于人體下肢外側(cè)將人體與機械并聯(lián)在一起的人機一體化智能機械裝置,它在像人體骨骼一樣對人體起到支撐和保護作用的同時,也可以輔助人體下肢進行運動,它是機械、材料、傳感器、人工智能等多個領(lǐng)域新技術(shù)的結(jié)合。下肢助力機械外骨骼主要用于為人體步行提供助力,緩解人體大負重行走狀態(tài)下的疲勞感。與傳統(tǒng)的運載機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)計一種適用于在人體負重作業(yè)狀態(tài)下,為人體下肢提供助力的下肢助力機械外骨骼,其結(jié)構(gòu)需要兼?zhèn)涫孢m性與靈活性。為實現(xiàn)該目標,本文主要從結(jié)構(gòu)設(shè)計、運動學及動力學分析、仿真和實驗三個方面對下肢助力機械外骨骼展開了相關(guān)研究。在對其進行結(jié)構(gòu)設(shè)計的過程中,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,對機構(gòu)進行了擬人化的設(shè)計,確定了主、被動關(guān)節(jié)以及各關(guān)節(jié)的自由度及轉(zhuǎn)動范圍、機構(gòu)尺寸調(diào)節(jié)范圍,使用SolidWorks建立了下肢機械外骨骼的三維模型,并對不同狀態(tài)下的機構(gòu)受力情況進行了靜力學特性分析。在對其進行運動學及動力學分析的過程中,本文首先從人體步態(tài)分析角度出發(fā),對機構(gòu)進行了正運動學和逆運動學的求解...

【文章頁數(shù)】：61 頁

【學位級別】：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 下肢機械外骨骼結(jié)構(gòu)設(shè)計與受力分析
    2.1 人體下肢生理結(jié)構(gòu)及關(guān)節(jié)運動特性分析
        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)運動特性
    2.2 人體下肢機械外骨骼總體結(jié)構(gòu)設(shè)計
        2.2.1 下肢機械外骨骼設(shè)計原則
        2.2.2 下肢機械外骨骼材料選擇
        2.2.3 下肢機械外骨骼總體結(jié)構(gòu)
    2.3 下肢機械外骨骼各關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)設(shè)計
        2.3.1 髖關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)設(shè)計
        2.3.2 膝關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)設(shè)計
        2.3.3 踝關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)設(shè)計
    2.4 下肢機械外骨骼其他部件結(jié)構(gòu)設(shè)計
    2.5 下肢機械外骨骼各關(guān)節(jié)受力分析
        2.5.1 人體下肢各關(guān)節(jié)力學分析
        2.5.2 下肢機械外骨骼靜力學分析
    2.6 本章小結(jié)
第三章 下肢機械外骨骼運動學模型的建立與仿真分析
    3.1 人體下肢步態(tài)分析
    3.2 人體下肢運動學模型的建立
    3.3 基于Matlab/simulink的運動學模型驗證
        3.3.1 建立simulink運動學模型
        3.3.2 仿真數(shù)據(jù)采集
        3.3.3 建立系統(tǒng)仿真模型并驗證
    3.4 基于SolidWorks/motion的動態(tài)仿真
    3.5 本章小結(jié)
第四章 下肢機械外骨骼動力學模型的建立與仿真分析
    4.1 基于牛頓-歐拉公式的動力學分析
    4.2 動力學仿真模型的建立
        4.2.1 在motion中導入模型并設(shè)置
        4.2.2 添加驅(qū)動函數(shù)
        4.2.3 調(diào)節(jié)參數(shù)與定義載荷
    4.3 下肢機械外骨骼動力學仿真與分析
    4.4 建立SolidWorks-Matlab聯(lián)合仿真平臺
    4.5 本章小結(jié)
第五章 下肢機械外骨骼的實驗研究與分析
    5.1 實驗平臺的搭建
        5.1.1 運動控制原理
        5.1.2 平臺控制系統(tǒng)搭建
    5.2 人體穿戴測試實驗
        5.2.0 實驗系統(tǒng)總體構(gòu)成
        5.2.1 穿戴舒適性實驗
        5.2.2 助力性能實驗
    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
作者簡介
致謝



本文編號：3775456