动力式髋关节助力外骨骼设计
发布时间：2020-07-11 01:01
【摘要】：外骨骼作为一种可以增强人体机能的辅助设备,其技术在近年来得到了迅猛的发展,外骨骼是科学技术与人类社会进步的共同产物,它标志着人类在康复领域的积极探索。本课题研究的是动力式髋关节助力外骨骼,髋关节外骨骼作为单关节外骨骼的一种,相比于其他外骨骼而言,其对人体单个关节损伤的帮助更具针对性,且在价格以及维护等方面也更具优势,因此本课题的研究对于单关节外骨骼的发展具有重要的实际应用意义。本课题研究髋关节外骨骼的目的在于为患有髋关节炎等疾病的人群提供行走助力,通过将其固定在使用者的身上,在驱动机构的带动下对使用者进行行走助力,并且不会对人体造成伤害,这要求髋关节外骨骼质量轻、结构可靠、制造简便、人机协调性好。本论文在研究分析了众多国际相关文献资料的基础上,对下肢外骨骼尤其是单关节外骨骼的主要研究方向和所需解决的关键技术性问题进行了总结和分析,并且在人机工程学,人体解剖学和运动学的基础上,对人体行走过程中髋关节的运动机理进行了相应的分析,由此得到了髋关节的运动角度等关键信息,这为后面外骨骼的结构设计和参数化设计提供了理论依据和设计基础。本文首先讨论了髋关节外骨骼的设计原则,确定了髋关节外骨骼的自由度数、运动副设置,以及驱动系统的选取等;其次,基于以上内容对髋关节外骨骼进行详细的结构设计,并结合三维机械设计软件solidworks基于人机工程学对外骨骼进行了三维模型的建立,并对外骨骼的细节部位进行了讨论;再次,在完成以上相关研究内容的基础上,对髋关节外骨骼关键零部件进行静力学分析和疲劳分析,以检测外骨骼部件在不同工作状况下是否满足其强度要求,并检测了关键构件的使用寿命是否符合设计要求,由分析结果可得外骨骼零部件的强度符合其在工作状况下的设计要求;最后,本文使用虚拟样机分析软件ADAMS对髋关节外骨骼的理论模型进行动力学分析,验证了前期所选电机的合理性。除此之外,本文还对髋关节外骨骼的外观进行了初步设计,以求通过良好的外观设计减轻使用者的心理负担,提升自信心。本论文所设计的髋关节外骨骼结构系统合理,制造简便、便于穿戴、具有良好的人机协调性,为下肢外骨骼的相关结构简化提供了参考,为外骨骼的进一步设计奠定了基础。
【学位授予单位】：天津科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TH789
【图文】：
可行性方面的评估。同时上海交通大学也在外骨骼的研究方面取得了一定的进展，研逡逑发出了下肢多关节外骨骼１２２］。逡逑图１－２南京理工大学髋关节外骨骼助行器逡逑Ｆｉｇ．邋１－２邋Ｅｘｏｓｋｅｌｅｔｏｎ邋ｗａｌｋｉｎｇ邋ａｉｄｓ邋ｄｅｖｅｌｏｐｅｄ邋ｂｙ邋Ｎａｎｊｉｎｇ邋Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ邋ｏｆ邋Ｓｃｉｅｎｃｅ邋ａｎｄ邋Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ逡逑相比于下肢多关节外骨骼的发展，下肢单关节外骨骼的研[偲鸩浇贤恚昀村义铣手鹉暝龀さ那魇啤Ｄ暇├砉ご笱б允迪种ξ辏杓乒憧铟殴亟诘プ杂啥鹊腻义贤夤趋溃妫玻常保猛夤趋赖纳杓剖腔诙匀颂寤驹硕锪ρУ难绣常佣岢龅囊恢皱义闲滦偷摹⒅τ玫陌氡欢綒止亟谕夤趋郎杓品椒ǎ缤迹保菜荆玫ス亟谕夤趋厘义系谋欢角低臣次桓龃⒛芑梗ǖ杉跋喙卦骷谌颂逍凶吖讨卸藻义细没棺龈汗κ贝⒋婺芰浚⑶以谌颂逍凶呤奔唇稣Φ慕锥位郝头拍芰浚慑义洗硕匀颂逄峁┲Α６洗笱Щ诙韵ス亟诘纳锪ρа绣
本文编号：2749723
【学位授予单位】：天津科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TH789
【图文】：
可行性方面的评估。同时上海交通大学也在外骨骼的研究方面取得了一定的进展，研逡逑发出了下肢多关节外骨骼１２２］。逡逑图１－２南京理工大学髋关节外骨骼助行器逡逑Ｆｉｇ．邋１－２邋Ｅｘｏｓｋｅｌｅｔｏｎ邋ｗａｌｋｉｎｇ邋ａｉｄｓ邋ｄｅｖｅｌｏｐｅｄ邋ｂｙ邋Ｎａｎｊｉｎｇ邋Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ邋ｏｆ邋Ｓｃｉｅｎｃｅ邋ａｎｄ邋Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ逡逑相比于下肢多关节外骨骼的发展，下肢单关节外骨骼的研[偲鸩浇贤恚昀村义铣手鹉暝龀さ那魇啤Ｄ暇├砉ご笱б允迪种ξ辏杓乒憧铟殴亟诘プ杂啥鹊腻义贤夤趋溃妫玻常保猛夤趋赖纳杓剖腔诙匀颂寤驹硕锪ρУ难绣常佣岢龅囊恢皱义闲滦偷摹⒅τ玫陌氡欢綒止亟谕夤趋郎杓品椒ǎ缤迹保菜荆玫ス亟谕夤趋厘义系谋欢角低臣次桓龃⒛芑梗ǖ杉跋喙卦骷谌颂逍凶吖讨卸藻义细没棺龈汗κ贝⒋婺芰浚⑶以谌颂逍凶呤奔唇稣Φ慕锥位郝头拍芰浚慑义洗硕匀颂逄峁┲Α６洗笱Щ诙韵ス亟诘纳锪ρа绣
本文编号：2749723
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