本文關鍵詞：下肢外骨骼機器人結構可拓設計與仿真研究

  更多相關文章： 下肢外骨骼機器人(LEER) 可拓設計方法 Kano需求模型 動力學設計原理 ADAMS仿真分析

【摘要】：下肢外骨骼機器人(LEER)是一種用于支撐人體重量、提高人體運動能力和節(jié)約人體體力的服務型機器人。與其他機器人不同,LEER必須在人穿戴的情況下才能實現(xiàn)它的作用。隨著機器人技術的發(fā)展,國內(nèi)外對LEER的研究越來越得到重視,該裝置也成為了多數(shù)國家戰(zhàn)略性研究項目。本文首先分析了LEER研究領域存在的關鍵技術問題,提出了一種融入Kano需求模型與動力學設計原理的新的可拓設計方法。將該方法應用到LEER結構的概念設計中,體現(xiàn)了可拓設計方法在產(chǎn)品設計上定性與定量分析相結合的優(yōu)勢。本文的主要研究工作及創(chuàng)新點如下：1.首次將可拓設計方法應用到LEER結構設計領域,用可拓設計方法的形式化模型描述對象,用可拓變換方法來解決設計中的矛盾問題,對于LEER結構設計常用的靜態(tài)仿生設計與動力學模擬方法而言,具有可操作性強、便于軟件化的優(yōu)勢；2.應用Kano需求模型對產(chǎn)品設計的潛在用戶需求進行分析與分類,結合專家意見,能更加直觀的得到不同需求在用戶心目中的滿意度,為進一步的產(chǎn)品設計提供了數(shù)據(jù)支撐,也為可拓設計方法的拓展分析與可拓變換提供了客觀參考,減少了變換的冗余率；3.將動力學設計原理融入到可拓設計方法中,提出了一種結構類產(chǎn)品設計的收斂評估方法。首先,對基元對象進行拓展分析與可拓變換,之后,應用運動學與動力學設計原理對多個基元方案進行收斂,其中得到的最優(yōu)方案作為可拓較優(yōu)解方案,該收斂方法對解決人機交互設備的設計有一定的實用性；4.設計了一款LEER自適應座椅裝置,該裝置能夠幫助下肢截癱患者在穿戴下肢外骨骼機器人的情況下完成起立與坐下動作。該裝置具有結構簡單、適應性強、穩(wěn)定性高、傳動效率高等特點。5.對本文中獲得的概念設計模型進行了虛擬樣機ADAMS仿真分析和樣機實物的實驗,驗證了本方法的正確性。在本文的結論部分說明了本文的主要研究工作和創(chuàng)新之處以及有待進一步研究的問題。本研究為LEER結構的設計提供了一種新的思路,從定性與定量的角度來分析LEER,用可拓變換的方法來解決LEER設計過程中的矛盾問題。本方法結合了動力學設計原理和優(yōu)度評價方法來評估各個方案,使得LEER可拓概念設計客觀性更強,具有一定的前沿性。
【關鍵詞】：下肢外骨骼機器人(LEER) 可拓設計方法 Kano需求模型 動力學設計原理 ADAMS仿真分析
【學位授予單位】：廣東工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TP242
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-14
• 第一章 緒論14-25
• 1.1 研究背景及意義14-15
• 1.2 國內(nèi)外LEER研究進展15-20
• 1.2.1 國外LEER研究現(xiàn)狀15-18
• 1.2.2 國內(nèi)LEER研究現(xiàn)狀18-19
• 1.2.3 LEER技術難點分析19-20
• 1.3 可拓設計方法研究現(xiàn)狀20-22
• 1.4 本文主要研究內(nèi)容22-24
• 1.5 本章小結24-25
• 第二章 基礎知識25-34
• 2.1 可拓設計概述25
• 2.2 基本可拓創(chuàng)新方法25-31
• 2.2.1 可拓模型建立方法25-26
• 2.2.2 拓展分析方法26-27
• 2.2.3 可拓變換方法27-28
• 2.2.4 優(yōu)度評價法28-31
• 2.3 可拓設計方法31-32
• 2.4 矛盾問題的求解方法32-33
• 2.5 本章小結33-34
• 第三章 基于KANO需求模型與動力學設計原理的可拓設計方法34-44
• 3.1 Kano需求模型概述34-35
• 3.2 基于動力學設計的收斂評估方法35-38
• 3.2.1 動力學設計的基本概念35-36
• 3.2.2 收斂評估方法36-38
• 3.3 基于Kano需求模型及動力學設計的可拓設計方法的一般步驟38-43
• 3.4 本章小結43-44
• 第四章 LEER結構可拓概念設計44-68
• 4 LEER的Kano需求分類及特征集與衡量指標的確定44-48
• 4.2 建立LEER初始可拓模型并建立其子物元48-49
• 4.3 LEER機構類子物元的拓展分析與可拓變換49-51
• 4.4 LEER部件類子物元的拓展分析與可拓變換51-55
• 4.5 機構類子物元的動力學設計收斂55-59
• 4.6 部件類子物元的優(yōu)度評價收斂59-62
• 4.7 子物元較優(yōu)解的組合并進行綜合優(yōu)度評價62-64
• 4.8 LEER概念設計三維模型64-67
• 4.9 本章小結67-68
• 第五章 LEER自適應座椅裝置設計68-81
• 5.1 起立坐下過程中矛盾問題可拓模型的建立68-70
• 5.2 條件的拓展分析與可拓變換70-72
• 5.3 坐下起立運動分析72-75
• 5.4 樣機的設計與仿真分析75-80
• 5.4.1 LEER自適應座椅的設計75-79
• 5.4.2 ADAMS仿真分析79-80
• 5.5 本章小結80-81
• 第六章 LEER虛擬樣機仿真分析與實驗81-89
• 6.1 LEER概念設計方案虛擬樣機仿真與分析81-84
• 6.1.1 三維模型的導入81
• 6.1.2 仿真約束的建立81-82
• 6.1.3 行走運動仿真及分析82-84
• 6.2 LEER穿戴行走實驗84-87
• 6.2.1 樣機機械系統(tǒng)84-85
• 6.2.2 樣機電機及傳感系統(tǒng)85-86
• 6.2.3 穿戴實驗準備86
• 6.2.4 健康人穿戴行走實驗86-87
• 6.2.5 下肢截癱病人穿戴行走實驗87
• 6.3 本章小結87-89
• 總結與展望89-91
• 參考文獻91-95
• 攻讀碩士學位期間研究成果95-97
• 致謝97-98

【參考文獻】

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本文編號：560842