外骨骼装备舒适度评价指标的实验探究及设计参考

发布时间：2017-08-23 19:44

  本文关键词：外骨骼装备舒适度评价指标的实验探究及设计参考

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【摘要】：穿戴式外骨骼装备是一种可以穿戴的人机一体化式机械装备,它将机器的体力与人的智力有机地结合在一起,在人的控制下可以完成远超个人能力所及的任务。随着研究的深入和市场需求的增加,以一个怎样的指标评价体系去衡量其舒适度,以及如何基于此标准设计出具有友好的外骨骼人机交互系统,是设计者和使用者极其关注的问题。本论文旨在探究穿戴式外骨骼装备的舒适度评价指标,即如何对一个外骨骼穿戴产品进行全面的具体的舒适度评价,并基于此指标通过实验研究获得具体的指标数值,以此给出设计上的建议。基于舒适度的主客观性质,通过主观问卷调查方法确定了五大一级评价指标：穿戴疲劳度、运动舒适度、界面舒适度、操作舒适度、视觉舒适度,继而深入得到二级评价指标。然后对指标进行了深入的实验研究,包括肌电实验和足压实验等,为在产品的设计阶段进行使用者穿戴舒适性预测和评价提供了有效方法。为今后衡量使用者与穿戴式装备的人机关系提供了便捷有效的舒适性评价标准。基于此做了以下几方面工作：首先分别研究了外骨骼设计和舒适度评价体系两大内容。探究了外骨骼的结构、步态及拟人化设计的特点、舒适度评价的主客观性和探究方法。继而找到二者的结合点,即外骨骼装备的舒适度评价指标的建立。基于人机工程学原理和人—机—环境共生理论,运用调查统计分析、主客观相结合的方法,建立了面向外骨骼穿戴式装备的舒适度评价指标。进而将一级指标细化为二级指标,并确定了指标实验研究方法。对五大舒适度指标及二级指标进行深入的实验探究和主观问卷调查,确定了包括尺寸、围度、关节自由度、重心、重量、材料等设计因素,为优化外骨骼设计提出一些建议。其中穿戴疲劳度采用了肌电信号测量肌肉疲劳度、运动舒适度通过测量足底压力来监测运动的稳定性和负重性。综上,论文阐述了外骨骼装备舒适度评价指标的确立,通过实验探究和主观调查的方式对该评价指标细化,通过实验深入研究各项指标,并基于评价指标对外骨骼设计给出建议。
【关键词】：外骨骼穿戴式装备 舒适度评价指标 人机系统 设计参考
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TH122
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-13
• 第1章 绪论13-20
• 1.1 课题背景13-14
• 1.2 国内外研究现状14-17
• 1.2.1 穿戴式外骨骼装备研究14-16
• 1.2.2 基于人机交互的舒适度研究16-17
• 1.3 课题研究意义17-18
• 1.4 课题研究方法18-20
• 1.4.1 课题拟解决的主要问题18
• 1.4.2 课题研究思路和结构18-20
• 第2章 基于人机工程学的外骨骼设计基础20-26
• 2.1 人体生理结构研究21-23
• 2.2 自由度分配及关节设计23-24
• 2.3 人体运动步态分析24
• 2.4 拟入结构设计24-26
• 第3章 舒适度通用评价体系的建立26-34
• 3.1 舒适度概念26-27
• 3.2 舒适度评价形成机制及特点27-28
• 3.3 舒适度评价分类28-32
• 3.3.1 客观舒适度28-30
• 3.3.2 主观舒适度30-32
• 3.4 舒适度评价体系的建立32-34
• 3.4.1 舒适度影响因子32-33
• 3.4.2 舒适度评价指标33-34
• 第4章 穿戴式外骨骼装备舒适度评价指标确立34-48
• 4.1 舒适度研究对象的模型建立34-35
• 4.2 外骨骼结构与人体的相互作用35-36
• 4.3 外骨骼舒适度影响因子的调查研究实验36-42
• 4.3.1 实验目的37
• 4.3.2 实验设计37-39
• 4.3.3 实验过程39-40
• 4.3.4 问卷设计40
• 4.3.5 问卷调查结果40-42
• 4.4 舒适度一二级评价指标的建立42-45
• 4.5 舒适度评价指标的实验研究方法45-48
• 第5章 舒适度评价指标的实验研究及设计建议48-64
• 5.1 穿戴疲劳度实验研究48-58
• 5.1.1 实验目的48
• 5.1.2 实验依据48-50
• 5.1.3 实验方法50-53
• 5.1.4 实验过程53
• 5.1.5 实验数据处理与分析53-58
• 5.1.6 实验结果58
• 5.2 运动舒适度实验探究58-61
• 5.2.1 实验目的58-59
• 5.2.2 实验方法59-60
• 5.2.3 实验过程60
• 5.2.4 实验结果60-61
• 5.3 舒适度评价下的外骨骼设计建议61-64
• 5.3.1 结构尺寸61
• 5.3.2 重量及重心61-62
• 5.3.3 材料选择62-63
• 5.3.4 外观造型及人机界面63-64
• 第6章 总结与展望64-66
• 6.1 总结64
• 6.2 本文创新点64
• 6.3 展望64-66
• 参考文献66-69
• 致谢69-70

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前6条

1 孟祥令;张渭源;;服装压力舒适性的研究进展[J];纺织学报;2006年07期

2 赵跃宇,金波,许文喜;Equivalence of Chetaev Model and Vacco Model in Ideal Nonholonomic System and Active Realization Nonideal Nonholonomic System[J];Journal of Beijing Institute of Technology(English Edition);2005年01期

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6 梁潇;;可穿戴式智能设备市场面临爆发[J];中国电信业;2013年12期

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本文编号：726948