假肢手分区恒力加载接受腔优化设计
发布时间：2021-07-13 09:49
假肢手接受腔作为假肢手与残肢连接的桥梁在假肢手功能发挥过程中起到了重要的作用。针对甘云提出的可控式假肢手接受腔的设计方案的缺点与不足,基于假肢手生机界面功能传递性和舒适安全性两大设计要求,根据分时间歇承载分区交替加载的接受腔设计概念,本文提出了具有分区多元化和恒力稳定加载特点的假肢接受腔优化设计方案。并通过对原有设计方案和优化设计方案原理探究及对比,确定了优化方案的可行性与合理性。在原有负压驱动接受腔的基础上,提出恒力挤压单元的设计方案,恒力挤压单元通过正负刚度元件并联实现结构恒力。运用数学模型的方法分析计算获得挤压单元的设计参数,并用仿真模型优化了参数,明确了负刚度元件各参数对其负刚度的影响,在模型加工后实验验证了挤压单元稳定的恒力特性。通过对假肢手接受腔挤压块数量和分布的探究及实验,分析确定了双排挤压块对于实现接受腔分时分区控制的设计优势,并根据三种基本的实验范式受力分析,确定了不同动作模式下接受腔挤压块对应的松紧挤压状态。通过对恒力挤压块的微型化和接受腔腔体的优化,最终完成了分区恒力加载接受腔的结构设计。通过对分区恒力加载接受腔的松紧切换响应实验、接受腔滑移测试以及压痕实验,验证...
【文章来源】：上海交通大学上海市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：98 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 课题来源
1.2 课题背景及意义
1.3 假肢手及其接受腔的国内外研究现状
1.3.1 假肢手的分类及研究现状
1.3.2 假肢手生机界面的研究现状
1.4 本文的主要内容及章节安排
第二章 分区恒力加载接受腔的优化方案
2.1 假肢手生机界面的设计要求及思路
2.1.1 假肢手生机界面的优化设计要求
2.1.2 假肢手生机界面的优化设计思路
2.2 假肢手生机界面的优化前后设计对比
2.3 恒力挤压单元挤压原理探究
2.3.1 恒力挤压单元力学特性分析
2.3.2 恒力挤压单元单元驱动力及切换时间分析
2.4 本章小结
第三章 恒力挤压单元方案设计
3.1 恒力挤压单元设计要求
3.2 恒力挤压单元设计
3.2.1 恒力挤压单元结构
3.2.2 恒力挤压单元工作原理
3.2.3 恒力挤压单元铰链-铰链数学模型
3.3 恒力挤压单元实验测试
3.3.1 恒力机构模型加工
3.3.2 恒力机构测试实验
3.3.3 恒力机构结果分析
3.3.4 恒力机构误差解决方案
3.4 本章小结
第四章 恒力挤压单元仿真设计和结构优化
4.1 恒力挤压单元仿真模型
4.1.1 恒力挤压单元弹簧片模型仿真
4.1.2 恒力挤压单元恒力仿真拟合
4.2 弹簧片各项参数对负刚度的影响
4.2.1 弹簧片长度a对负刚度的影响
4.2.2 弹簧片宽度b对负刚度的影响
4.2.3 弹簧片厚度h对负刚度的影响
4.2.4 弹簧片弯曲角度θ对负刚度的影响
4.3 恒力挤压单元仿真优化结果
4.4 恒力挤压单元弹簧片形状优化
4.5 恒力挤压单元铰链-铰链连接优化
4.5.1 恒力挤压机构弹簧片连接问题
4.5.2 恒力挤压机构弹簧片底端连接方案
4.5.3 恒力挤压机构弹簧片顶端连接方案
4.6 结构优化后的恒力单元验证
4.6.1 优化后恒力单元模型加工
4.6.2 优化后恒力单元挤压实验
4.7 本章小结
第五章 恒力分区加载接受腔优化设计
5.1 原始挤压块单排分布接受腔评估
5.2 假肢手接受腔挤压块分布及数量探究
5.2.1 接受腔内部单排可控挤压块分布分析
5.2.2 接受腔部分挤压块固定分布安全性实验
5.3 双排恒力挤压块接受腔设计
5.3.1 双排恒力挤压块接受腔挤压块分布设计
5.3.2 三种动作实验范式下的挤压模式分析
5.4 恒力挤压块微型化设计
5.4.1 恒力挤压块微型化的影响因素
5.4.2 微型化挤压块尺寸设计
5.4.3 微型化挤压块恒力实验验证
5.5 接受腔腔体优化设计
5.5.1 接受腔腔体轮廓优化
5.5.2 接受腔腔体拆装连接优化
5.6 本章小结
第六章 恒力分区加载接受腔实验评估
6.1 新接受腔恒力挤压单元的制作
6.1.1 手臂软组织挤压特性测量
6.1.2 手臂软组织后排挤压区域挤压特性分析
6.1.3 手臂软组织前排挤压区域挤压特性分析
6.1.4 恒力挤压单元的加工测量
6.2 恒力分区加载接受腔实验评价
6.2.1 接受腔各挤压块松紧切换实验验证
6.2.2 接受腔滑移状况及安全性实验验证
6.3 本章小结
第七章 总结与展望
7.1 研究工作总结
7.2 研究工作展望
参考文献
致谢
攻读硕士学位期间的学术成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]曲柄滑块恒力机构的设计[J]. 李德军,刘洋. 机械设计与制造工程. 2015(11)
[2]可变式假肢接受腔的负刚度挤压腔体单元设计原理[J]. 甘云,李祥,桑元俊,王明辉,罗云. 上海交通大学学报. 2014(02)
[3]国内外假肢的发展历程[J]. 沈凌,喻洪流. 中国组织工程研究. 2012(13)
[4]人体外动力假手技术的研究状况及发展趋势[J]. 李盼盼,喻洪流,赵胜楠. 中国康复医学杂志. 2011(07)
[5]基于DFC的肌电控制假肢手实时控制算法[J]. 胡平华,陈歆普,李顺冲,张定国,朱向阳. 机电一体化. 2011 (04)
[6]基于肌音信号的仿生手信号采集系统设计[J]. 苗露,曹炜,王爱林,杨正宜. 现代电子技术. 2010(09)
[7]恒力弹簧支吊架的优化设计[J]. 张向慧. 新技术新工艺. 2009(09)
[8]建国以来我国假肢的发展[J]. 罗永昭,孙为. 中国矫形外科杂志. 2009(17)
[9]一种恒力机构的设计与测试[J]. 严辉,李路明,郝红伟,胡春华. 中国科技论文在线. 2009(08)
[10]印刷机恒力机构大拉簧的优化设计[J]. 张海燕,赵亚鹏,张景霞. 包装工程. 2008(02)
硕士论文
[1]基于指间协同的欠驱动假手机构研究[D]. 程明.哈尔滨工业大学 2015
[2]界面压力可控式假肢接受腔设计[D]. 甘云.上海交通大学 2013
[3]人体前臂软组织活体力学性质研究[D]. 邹海天.哈尔滨工业大学 2008
本文编号：3281838
【文章来源】：上海交通大学上海市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：98 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 课题来源
1.2 课题背景及意义
1.3 假肢手及其接受腔的国内外研究现状
1.3.1 假肢手的分类及研究现状
1.3.2 假肢手生机界面的研究现状
1.4 本文的主要内容及章节安排
第二章 分区恒力加载接受腔的优化方案
2.1 假肢手生机界面的设计要求及思路
2.1.1 假肢手生机界面的优化设计要求
2.1.2 假肢手生机界面的优化设计思路
2.2 假肢手生机界面的优化前后设计对比
2.3 恒力挤压单元挤压原理探究
2.3.1 恒力挤压单元力学特性分析
2.3.2 恒力挤压单元单元驱动力及切换时间分析
2.4 本章小结
第三章 恒力挤压单元方案设计
3.1 恒力挤压单元设计要求
3.2 恒力挤压单元设计
3.2.1 恒力挤压单元结构
3.2.2 恒力挤压单元工作原理
3.2.3 恒力挤压单元铰链-铰链数学模型
3.3 恒力挤压单元实验测试
3.3.1 恒力机构模型加工
3.3.2 恒力机构测试实验
3.3.3 恒力机构结果分析
3.3.4 恒力机构误差解决方案
3.4 本章小结
第四章 恒力挤压单元仿真设计和结构优化
4.1 恒力挤压单元仿真模型
4.1.1 恒力挤压单元弹簧片模型仿真
4.1.2 恒力挤压单元恒力仿真拟合
4.2 弹簧片各项参数对负刚度的影响
4.2.1 弹簧片长度a对负刚度的影响
4.2.2 弹簧片宽度b对负刚度的影响
4.2.3 弹簧片厚度h对负刚度的影响
4.2.4 弹簧片弯曲角度θ对负刚度的影响
4.3 恒力挤压单元仿真优化结果
4.4 恒力挤压单元弹簧片形状优化
4.5 恒力挤压单元铰链-铰链连接优化
4.5.1 恒力挤压机构弹簧片连接问题
4.5.2 恒力挤压机构弹簧片底端连接方案
4.5.3 恒力挤压机构弹簧片顶端连接方案
4.6 结构优化后的恒力单元验证
4.6.1 优化后恒力单元模型加工
4.6.2 优化后恒力单元挤压实验
4.7 本章小结
第五章 恒力分区加载接受腔优化设计
5.1 原始挤压块单排分布接受腔评估
5.2 假肢手接受腔挤压块分布及数量探究
5.2.1 接受腔内部单排可控挤压块分布分析
5.2.2 接受腔部分挤压块固定分布安全性实验
5.3 双排恒力挤压块接受腔设计
5.3.1 双排恒力挤压块接受腔挤压块分布设计
5.3.2 三种动作实验范式下的挤压模式分析
5.4 恒力挤压块微型化设计
5.4.1 恒力挤压块微型化的影响因素
5.4.2 微型化挤压块尺寸设计
5.4.3 微型化挤压块恒力实验验证
5.5 接受腔腔体优化设计
5.5.1 接受腔腔体轮廓优化
5.5.2 接受腔腔体拆装连接优化
5.6 本章小结
第六章 恒力分区加载接受腔实验评估
6.1 新接受腔恒力挤压单元的制作
6.1.1 手臂软组织挤压特性测量
6.1.2 手臂软组织后排挤压区域挤压特性分析
6.1.3 手臂软组织前排挤压区域挤压特性分析
6.1.4 恒力挤压单元的加工测量
6.2 恒力分区加载接受腔实验评价
6.2.1 接受腔各挤压块松紧切换实验验证
6.2.2 接受腔滑移状况及安全性实验验证
6.3 本章小结
第七章 总结与展望
7.1 研究工作总结
7.2 研究工作展望
参考文献
致谢
攻读硕士学位期间的学术成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]曲柄滑块恒力机构的设计[J]. 李德军,刘洋. 机械设计与制造工程. 2015(11)
[2]可变式假肢接受腔的负刚度挤压腔体单元设计原理[J]. 甘云,李祥,桑元俊,王明辉,罗云. 上海交通大学学报. 2014(02)
[3]国内外假肢的发展历程[J]. 沈凌,喻洪流. 中国组织工程研究. 2012(13)
[4]人体外动力假手技术的研究状况及发展趋势[J]. 李盼盼,喻洪流,赵胜楠. 中国康复医学杂志. 2011(07)
[5]基于DFC的肌电控制假肢手实时控制算法[J]. 胡平华,陈歆普,李顺冲,张定国,朱向阳. 机电一体化. 2011 (04)
[6]基于肌音信号的仿生手信号采集系统设计[J]. 苗露,曹炜,王爱林,杨正宜. 现代电子技术. 2010(09)
[7]恒力弹簧支吊架的优化设计[J]. 张向慧. 新技术新工艺. 2009(09)
[8]建国以来我国假肢的发展[J]. 罗永昭,孙为. 中国矫形外科杂志. 2009(17)
[9]一种恒力机构的设计与测试[J]. 严辉,李路明,郝红伟,胡春华. 中国科技论文在线. 2009(08)
[10]印刷机恒力机构大拉簧的优化设计[J]. 张海燕,赵亚鹏,张景霞. 包装工程. 2008(02)
硕士论文
[1]基于指间协同的欠驱动假手机构研究[D]. 程明.哈尔滨工业大学 2015
[2]界面压力可控式假肢接受腔设计[D]. 甘云.上海交通大学 2013
[3]人体前臂软组织活体力学性质研究[D]. 邹海天.哈尔滨工业大学 2008
本文编号：3281838
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