基于人机工程学的携行式外骨骼人机系统研究

发布时间：2019-11-15 15:01

【摘要】：外骨骼技术是一门关于模拟人体骨骼,为人体提供支撑和负重的新兴技术,目前,已成为国内外的研究热点。外骨骼能够有效的提高人体运动能力和承载能力,具有为面向肢体康复训练和面向人体增力助行两方面的应用功能,携行式外骨骼属于后者。外骨骼与人体接触密切,其设计应符合人机工程学原理。本论文以外骨骼系统为研究对象,着重分析系统中的人、机关系,并研究其仿生设计和穿戴舒适性。具体研究工作内容如下： 1、应用人体运动学和人体解剖学知识,仿生设计外骨骼机械结构,研究外骨骼下肢自由度、关节运动以及动态稳定性,提出携行式外骨骼仿生设计原则,并在solidworks中建立其三维模型。 2、研究了外骨骼下肢运动轨迹规划,利用坐标变换和D-H法则建立外骨骼下肢运动学模型,并在Adams中进行运动学仿真分析,仿真结果验证了系统仿生设计的合理性。 3、研究了人体生物学反应及其相关生理信号,描述了携行式外骨骼穿戴舒适性特点,构建基于肌肉疲劳、大脑疲劳和体压分布特征参数的舒适性表达,在此基础上,建立了外骨骼穿戴舒适性优化模型。 4、阐述了外骨骼穿戴舒适性研究思路,设计客观实验,进行人体的表面肌电信号、心电信号和体压信号的实验测量,利用嵌入式数据处理系统采集信号和数据,结合Matlab输出外骨骼穿戴舒适性曲线,客观分析人体舒适状况。 5、建立携行式外骨骼穿戴舒适性的主观评价指标体系,将可拓理论运用于层次分析,得到更为真实有效的指标权重。同时,结合客观实验进行了模糊综合评价实例分析,综合评价了外骨骼穿戴舒适性。 本文基于人机工程学原理,分析了携行式外骨骼系统仿生设计机理,归纳了设计原则,为外骨骼机械结构优化设计提供了具体参考；另外,将客观实验测量和主观综合评价两者结合研究外骨骼穿戴舒适性,形成定性定量的评价方法体系,为研究外骨骼穿戴舒适性、改善系统人机环境提供了重要的理论依据和方法指导。
【学位授予单位】：西南交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TB18

【参考文献】

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本文编号：2561362