气动肌肉上肢外骨骼增能研究

发布时间：2017-08-04 01:20

  本文关键词：气动肌肉上肢外骨骼增能研究

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【摘要】：长久以来,因先天或后天因素造成的人的肢体机能的损害或者丧失,一直是人类社会面临的一个严峻而现实的问题。当个体失去部分或者全部行动能力时,不仅给当事者带来生活工作上的困扰,而且会引发一系列更为严重的连锁社会问题。因此,如何有效地利用现代科学技术为这一群体提供帮助,恢复或部分恢复其行动能力,已成为当今科研领域的一项重要研究课题。 智能外骨骼系统则是解决这一问题的有效途径之一。 智能外骨骼系统模仿生物界节肢动物门外壳,通过现代科学技术,把人和机器系统关联起来,使得机器可以根据人体的自身信号反馈而行动,从而辅助人体,达到增强人体机能、康复受损肢体行动力等目的。 十八世纪工业革命的兴起,以及二十世纪中叶控制理论的繁荣发展,都极大地推动了科学技术的进步,并衍生出形式多样的智能控制技术。其中,气动肌肉技术的出现为智能外骨骼系统的设计制造提供了一种新的可行性道路。 气动肌肉作为一种新型驱动器,相比伺服电机等传统驱动器,具有若干优点,例如质量轻、极限范围控制强、易于排列组合、无污染、生产成本低廉等,均非常适合用于智能外骨骼系统的构建。因此,以气动肌肉为驱动器的智能外骨骼系统日益成为当前研究的热点,很多研究人员以及机构都正从事这方面的研究,期望该技术能更好的服务于需要人群。 在智能外骨骼系统的研究中,除机械结构、力学分析等方面外,系统与人的交互研究也是其重要组成部分,而在这一研究领域,除了反馈控制、人机一体化协调等研究外,其增能效果的研究也是相当重要的环节。 测试智能外骨骼系统对人体的辅助程度,则需要测试人体自身肌肉在运动中的各种参数。肌电信号测试能有效的反映出人体在穿戴外骨骼系统前后的肌肉肌电信号变化情况,从而分析出外智能外骨骼系统的增能效果。而更进一步,采集的人体肌电信号亦能作为智能外骨骼系统反馈数据,能更好的设计并优化给予人体辅助的外骨骼系统。 本文将重点设计采用气动肌肉为驱动器的上肢外骨骼辅助装备,并通过肌电信号测试和分析,研究其增能效果,进而验证本文所提出的理论、方法和技术的正确性与可行性,亦为后续的深入研究和扩展应用提供科学的数据支持。
【关键词】：外骨骼系统 气动肌肉 肌电测试 辅助装备
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：R318.17
【目录】：

• 摘要3-5
• Abstract5-12
• 第1章 绪论12-14
• 1.1 研究背景12-13
• 1.2 研究目的13-14
• 第2章 上肢外骨骼系统的研究背景14-28
• 2.1 外骨骼系统14-20
• 2.1.1 智能外骨骼系统的分类15-17
• 2.1.2 增能型外骨骼系统的研究进展17-20
• 2.2 气动肌肉技术20-24
• 2.2.1 气动肌肉的发展21
• 2.2.2 气动肌肉的种类21-23
• 2.2.3 气动肌肉技术的研究展望23-24
• 2.3 肌电信号24-27
• 2.3.1 肌电信号的基本原理24-25
• 2.3.2 肌电信号测量25-27
• 2.4 本章小结27-28
• 第3章 上肢外骨骼系统理论研究28-35
• 3.1 外骨骼系统研究28-31
• 3.1.1 肘关节运动机理28-29
• 3.1.2 气动肌肉肘关节执行器29-31
• 3.2 表面肌电信号研究31-34
• 3.3 本章小结34-35
• 第4章 实验准备35-41
• 4.1 实验用简易气动肌肉上肢外骨骼设计35-39
• 4.2 实验模型测试39
• 4.3 实验设计39-40
• 4.4 本章小结40-41
• 第5章 实验数据收集及分析41-48
• 5.1 实验对象与方法41-43
• 5.1.1 对象41
• 5.1.2 主要仪器41
• 5.1.3 实验方法41-43
• 5.2 实验数据分析43-46
• 5.2.1 主观疲劳程度评价43
• 5.2.2 sEMG信号数据分析43-45
• 5.2.3 MF频域指标分析45-46
• 5.3 实验结果讨论46-47
• 5.4 本章小结47-48
• 第6章 总结与展望48-52
• 6.1 总结48
• 6.2 展望48-52
• 参考文献52-55
• 致谢55

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前1条

1 王健,方红光,杨红春;运动性肌肉疲劳的表面肌电非线性信号特征[J];体育科学;2005年05期

中国博士学位论文全文数据库 前1条

1 李晓明;基于外骨骼技术的机器人远程控制[D];浙江大学;2004年

中国硕士学位论文全文数据库 前4条

1 岳光华;我国男子高水平链球运动员最后用力阶段主要用力肌群表面肌电分析[D];首都体育学院;2011年

2 张杰;脑卒中瘫痪下肢外骨骼康复机器人的研究[D];浙江大学;2007年

3 王俊杰;轮椅竞速“蝴蝶”技术的力学及肌电特征研究[D];大连理工大学;2009年

4 刘晓威;平板卧推力量训练动作的规范性探讨[D];北京体育大学;2007年

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本文编号：617165