柔性气动式可穿戴上肢助力产品设计研究

发布时间：2020-07-25 08:06

【摘要】：现有的上肢助力产品主要针对普通的老年用户群体,对上肢骨折患者的关注度不足。同时,气动上肢助力方面的产品研究注重技术层面的创新,忽视了助力产品的人机友好性及互动性设计,缺乏对人体上肢康复训练过程的可视化设计及相应病症的健康恢复指导。本研究提出的柔性气动式上肢助力产品是一种能在患有骨折、肌肉萎缩、肌力或神经受损患者需要恢复或增强人体机能时,提供辅助力的可穿戴式产品。首先,利用人机工程学中人体上肢生物力学模型及主要关节的施力特征的设计方法,对柔性气动式可穿戴上肢助力产品的助力模块及固定模块进行简易模型的实验模拟,并确定了适用于本设计中上肢助力产品的结构模块运动方式及其对关节结构的影响。之后,对上肢固定产品与上肢助力产品进行类型归纳及造型曲线提取,提出三种可用于本研究的上肢助力产品关节活动结构方案,从中选取最佳人机结合方案,并与气动肌肉结构相融合。最后,对骨折患者进行用户行为分析,从中梳理关键行为场景,得出以特殊用户需求为研究点的上肢助力产品训练系统的设计点,设计了产品训练系统的交互构架及界面,结合产品的最终设计方案图,完善本研究的柔性气动式可穿戴上肢助力产品的总体设计。本研究提出了一种可穿戴上肢助力产品及上肢康复训练APP。产品设计与气动人工肌肉结构相结合,增强了上肢助力产品的柔性及人机友好性,康复训练系统可视化用户的康复训练过程,增强了用户与上肢助力产品之间的互动性,逐渐培养患者在复健过程中的自信心,提高其康复效率。
【学位授予单位】：燕山大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TH77
【图文】：

献库检索、各大科技网站、设计研究等资源库对国内外现有资料进行整理及分析，为研究内容做充分的理论支撑。验研究法将对上肢助力产品相关结构展开气泡塑料的简易模型替代实产品的造型曲线进行归纳总结，旨在设计符合人机工程学的同时，将利用肌电信号捕捉仪器对人体上肢的主要动力肌肉在证明产品的传感器结构模块与人机交互系统的可行性设计景分析法针对骨折患者展开虚拟用户行为情景构建，并从中提取关键品人机交互的用户需求及人与产品之间的交互流程，完善柔力产品的设计流程。框架

图 2-1 人体解剖基本平面物力学模型，本研究对人体上肢的肩肘腕建立人体解剖的基本平面，对操作平面的定体如图为常态站立时，定义平行于双眼及面；体如图为常态站立时，定义垂直于双眼及面；如图为常态站立时，定义同时垂直于矢状合成式的球窝关节，如图 2-2 所示，可在额部的外摆运动。如图 2-3 所示，肩关节可带。如图 2-4 所示，肩关节可在水平面带动人

肩关节后摆、前摆运动

【参考文献】

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本文编号：2769555