發(fā)布時間：2020-11-21 12:26

　　 隨著軍事技術(shù)的不斷進(jìn)步,為單兵配備的武器裝備顯著增加,新增的裝備在增強(qiáng)士兵作戰(zhàn)能力的同時,也增加了士兵的負(fù)荷,為減輕士兵的負(fù)重,急需研制一種能夠適應(yīng)野外等復(fù)雜地形環(huán)境,并能輔助士兵承載的動力裝置。另據(jù)權(quán)威調(diào)查數(shù)據(jù)顯示,我國具有運(yùn)動功能障礙的殘疾人已達(dá)2472萬人,而其中僅有36.7萬人接受了康復(fù)訓(xùn)練,大力研發(fā)具有高效康復(fù)訓(xùn)練功能的醫(yī)療器具成為解決當(dāng)前我國康復(fù)醫(yī)療困境的重要途徑。研發(fā)具備輔助承載或康復(fù)訓(xùn)練功能的外骨骼機(jī)器人是解決上述兩大問題的有力手段。本文以具有輔助用戶承載功能的下肢助力外骨骼為研究對象,旨在提高下肢助力外骨骼的輕量化水平和尋找新的助力性能量化指標(biāo)。基于擬人化原則,設(shè)計了下肢助力外骨骼數(shù)字樣機(jī),利用虛擬樣機(jī)軟件ADAMS建立了人體簡化仿真模型和人機(jī)穿戴仿真模型,仿真模擬了用戶在穿戴上下肢助力外骨骼后,在奔跑、蹲起和上樓梯等高負(fù)荷步態(tài)時的運(yùn)動。以下肢助力外骨骼大腿為例,闡述了獲取下肢助力外骨骼各零部件在上述三種步態(tài)下的受力情況的具體方法,并從中提取出了若干可能引起下肢助力外骨骼強(qiáng)度失效的危險載荷組合。以下肢助力外骨骼大腿為例,基于結(jié)構(gòu)優(yōu)化軟件Optistruct和上述危險載荷組合,建立了下肢助力外骨骼大腿的優(yōu)化模型,并對其進(jìn)行了迭代求解,對比分析了各組載荷組合的優(yōu)化結(jié)果,得到了大腿最優(yōu)的材料分布。提出了兩個新的助力性能量化指標(biāo)矩差和△T和矩差功率比μ,給出了獲取兩個量化指標(biāo)的技術(shù)路線,并對下肢助力外骨骼,在平地行走、上樓梯和下樓梯這三種常見步態(tài)下的助力性能進(jìn)行了評價。
【學(xué)位單位】：山東科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：R496;TP242
【部分圖文】：

外骨骼機(jī)器人在康復(fù)醫(yī)療領(lǐng)域的應(yīng)用，并取得了重大進(jìn)展，部分成果早己商業(yè)??化，并在各大醫(yī)療機(jī)構(gòu)為殘障人士服務(wù)，成為了康復(fù)理療師的好幫手。??１９９９年，日本筑波大學(xué)發(fā)布了一款混合輔助外骨骼機(jī)器人ＨＡＬ?（圖１－４），??ＨＡＬ既能增強(qiáng)人體運(yùn)動機(jī)能，又能輔助具有肢體運(yùn)動功能障礙的病人完成日常??所需基本運(yùn)動，ＨＡＬ有全身、單腿和雙腿之分，可滿足不同群體的需要［１３］，隨??后又于２００１年和２００５年推出了升級版ＨＡＬ３和ＨＡＬ５，?ＨＡＬ３有６個關(guān)節(jié)，髖??關(guān)節(jié)和膝關(guān)節(jié)由直流電機(jī)驅(qū)動，踝關(guān)節(jié)由被動彈簧支撐，用以穩(wěn)固整個肢體。??ＨＡＬ５是全身外骨骼機(jī)器人，重量僅有１４７Ｎ，整個肢體框架由鋁合金打造，僅??在關(guān)節(jié)處使用了鋼材。ＨＡＬ首次采用了?ＥＭＧ肌電信號檢測人體運(yùn)動意圖，通??過肌電傳感器獲得的數(shù)據(jù)，電機(jī)可配合人體肌肉跟隨人體運(yùn)動，ＨＡＬ的控制器??采用配備無線網(wǎng)卡的小型ＰＣ

外骨骼機(jī)器人在康復(fù)醫(yī)療領(lǐng)域的應(yīng)用，并取得了重大進(jìn)展，部分成果早己商業(yè)??化，并在各大醫(yī)療機(jī)構(gòu)為殘障人士服務(wù)，成為了康復(fù)理療師的好幫手。??１９９９年，日本筑波大學(xué)發(fā)布了一款混合輔助外骨骼機(jī)器人ＨＡＬ?（圖１－４），??ＨＡＬ既能增強(qiáng)人體運(yùn)動機(jī)能，又能輔助具有肢體運(yùn)動功能障礙的病人完成日常??所需基本運(yùn)動，ＨＡＬ有全身、單腿和雙腿之分，可滿足不同群體的需要［１３］，隨??后又于２００１年和２００５年推出了升級版ＨＡＬ３和ＨＡＬ５，?ＨＡＬ３有６個關(guān)節(jié)，髖??關(guān)節(jié)和膝關(guān)節(jié)由直流電機(jī)驅(qū)動，踝關(guān)節(jié)由被動彈簧支撐，用以穩(wěn)固整個肢體。??ＨＡＬ５是全身外骨骼機(jī)器人，重量僅有１４７Ｎ，整個肢體框架由鋁合金打造，僅??在關(guān)節(jié)處使用了鋼材。ＨＡＬ首次采用了?ＥＭＧ肌電信號檢測人體運(yùn)動意圖，通??過肌電傳感器獲得的數(shù)據(jù)，電機(jī)可配合人體肌肉跟隨人體運(yùn)動，ＨＡＬ的控制器??采用配備無線網(wǎng)卡的小型ＰＣ

外骨骼機(jī)器人在康復(fù)醫(yī)療領(lǐng)域的應(yīng)用，并取得了重大進(jìn)展，部分成果早己商業(yè)??化，并在各大醫(yī)療機(jī)構(gòu)為殘障人士服務(wù)，成為了康復(fù)理療師的好幫手。??１９９９年，日本筑波大學(xué)發(fā)布了一款混合輔助外骨骼機(jī)器人ＨＡＬ?（圖１－４），??ＨＡＬ既能增強(qiáng)人體運(yùn)動機(jī)能，又能輔助具有肢體運(yùn)動功能障礙的病人完成日常??所需基本運(yùn)動，ＨＡＬ有全身、單腿和雙腿之分，可滿足不同群體的需要［１３］，隨??后又于２００１年和２００５年推出了升級版ＨＡＬ３和ＨＡＬ５，?ＨＡＬ３有６個關(guān)節(jié)，髖??關(guān)節(jié)和膝關(guān)節(jié)由直流電機(jī)驅(qū)動，踝關(guān)節(jié)由被動彈簧支撐，用以穩(wěn)固整個肢體。??ＨＡＬ５是全身外骨骼機(jī)器人，重量僅有１４７Ｎ，整個肢體框架由鋁合金打造，僅??在關(guān)節(jié)處使用了鋼材。ＨＡＬ首次采用了?ＥＭＧ肌電信號檢測人體運(yùn)動意圖，通??過肌電傳感器獲得的數(shù)據(jù)，電機(jī)可配合人體肌肉跟隨人體運(yùn)動，ＨＡＬ的控制器??采用配備無線網(wǎng)卡的小型ＰＣ
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本文編號：2892997