工业装配抗振外骨骼上肢减振性能研究

发布时间：2021-01-16 08:45

　　操作动力工具存在巨大的危害性,动力工具产生的持续性或间歇性振动传递到手掌和手臂,对工人的肌肉骨骼系统的损伤不可忽视。为降低装配工人暴露于振动环境下的风险,提出一种上肢具有斜弹簧阻尼防振结构的抗振外骨骼。对该外骨骼上肢数学建模,利用谐波平衡法得到其幅频方程和力传递率T_f表达式。以力传递率和固有频率作为减振性能评价指标,设计多组不同的弹簧刚度k₁,k₂、阻尼系数c₁,c₂、连杆长度比l₁/l₂,分析各结构参数对减振性能的影响。结果表明:k₁,k₂、c₁,c₂、l₁/l₂均对减振性能有显著影响,并且k₂、c₂的影响程度高于k₁、c₁。当工具振动频率低于上肢固有频率时,增大k₁,k₂... 

【文章来源】：振动与冲击. 2020,39(20)北大核心

【文章页数】：9 页

【部分图文】：

抗振外骨骼三维模型

图1 抗振外骨骼三维模型减振臂由双节平行四边形斜弹簧连杆机构组成,弹簧内置阻尼器。减振臂上设计有调节孔,可以根据所使用工具的重量和振动形式调节弹簧阻尼器的安装高度。为保证穿戴外骨骼装配作业的灵活性,对上肢减振系统的灵活性有较高的要求。在不考虑手掌以及手指自由度的情况下,人的手臂具有3个肩关节自由度,1个肘关节自由度和3个腕关节自由度等7个自由度[15]。因此除去与云台(腕关节)的3个转动自由度,满足人体运动要求的减振臂有4个转动自由度,其原理简图,如图3所示。

减振臂由双节平行四边形斜弹簧连杆机构组成,弹簧内置阻尼器。减振臂上设计有调节孔,可以根据所使用工具的重量和振动形式调节弹簧阻尼器的安装高度。为保证穿戴外骨骼装配作业的灵活性,对上肢减振系统的灵活性有较高的要求。在不考虑手掌以及手指自由度的情况下,人的手臂具有3个肩关节自由度,1个肘关节自由度和3个腕关节自由度等7个自由度[15]。因此除去与云台(腕关节)的3个转动自由度,满足人体运动要求的减振臂有4个转动自由度,其原理简图,如图3所示。当减振臂受到来自云台的振动激励时,机构会产生一定的位移并带动阻尼器往复运动,吸收振动的能量。本文主要研究使用抗振外骨骼辅助装配作业时,减振功能的实现机理和影响因素。

【参考文献】：
期刊论文
[1]工业装配外骨骼机械臂承重性能研究[J]. 范曙远,王海波,吴小笛,张乐,张龙.  工程设计学报. 2018(06)
[2]工人群体的时空变化研究[J]. 李若建.  南方人口. 2018(03)
[3]机身装配工人肌肉骨骼损伤调查和人机工效负荷水平研究[J]. 朱隽沛,李怀仙,王海波,尹升,夏继军.  工业工程. 2018(01)



本文编号：2980506