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主动航天服关节助力外骨骼结构设计及优化 被引量：3
1
作者 李照阳 戴跃洪 +1 位作者 胡杰俊 王君尧 《中国空间科学技术》 CSCD 北大核心 2021年第5期75-84,共10页
为克服航天服关节阻尼力矩对宇航员未来太空作业、星表探测以及骨骼肌能恢复训练的影响,设计一种可应用于航天服的关节助力外骨骼方案。首先,结合航天服结构分析,研制了第一代关节助力外骨骼样机。其次,根据使用反馈对第一代外骨骼样机... 为克服航天服关节阻尼力矩对宇航员未来太空作业、星表探测以及骨骼肌能恢复训练的影响,设计一种可应用于航天服的关节助力外骨骼方案。首先,结合航天服结构分析,研制了第一代关节助力外骨骼样机。其次,根据使用反馈对第一代外骨骼样机进行结构优化,初步确定第二代外骨骼样机的设计模型,利用有限元软件对负重状态下外骨骼样机进行静力学分析及模态分析。最后,进一步优化第二代外骨骼样机的结构尺寸,优化后的整体质量相较于优化前第二代及第一代样机分别下降了19.34%和40.03%,验证了外骨骼样机结构优化方案的可行性。研究结果为主动航天服结构动力学分析和控制系统开发提供理论依据。 展开更多
关键词 主动航天服 关节助力外骨骼 结构优化 阻力矩 有限元分析
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无动力髋关节助力外骨骼设计与分析
2
作者 杨洁 王旭鹏 +1 位作者 唐欣尧 张文洁 《机械传动》 北大核心 2024年第8期70-81,共12页
为了提高现有助力外骨骼人机协同性,基于人体运动步态试验数据采集,建立人体下肢逆运动学、逆动力学模型,分析了髋关节行走时的角度、力矩、动势能等参数;根据相关参数分析,进行储能元件选型和设计,提出了一种储能元件为变刚度弹簧的无... 为了提高现有助力外骨骼人机协同性,基于人体运动步态试验数据采集,建立人体下肢逆运动学、逆动力学模型,分析了髋关节行走时的角度、力矩、动势能等参数;根据相关参数分析,进行储能元件选型和设计,提出了一种储能元件为变刚度弹簧的无动力髋关节助力外骨骼;利用Adams开展了人机耦合模拟试验,验证了所设计外骨骼的人机协同性。模拟结果表明,所设计的无动力髋关节助力外骨骼具有较好的人机协同性。之后,进行外骨骼实物加工,开展了外骨骼穿戴试验。试验结果表明,穿戴外骨骼后,髋关节力矩在步态周期内平均减少5.6%,做功平均减少6.25%。以此证明,无动力髋关节助力外骨骼对人体行走有积极的助力效果。 展开更多
关键词 髋关节助力外骨骼 变刚度弹簧 逆运动学 逆动力学 仿真
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一种无源髋关节助力外骨骼设计与人机工程研究 被引量：4
3
作者 王艺澜 涂细凯 +1 位作者 徐一鸣 秦榕 《机械科学与技术》 CSCD 北大核心 2022年第5期711-720,共10页
本文设计了一种无源髋关节四自由度助力外骨骼,既帮助搬运人员减少髋关节受力,又增加髋关节外展/内收的活动范围。首先对搬运姿势进行生物力学分析,然后提出外骨骼方案,选择省力材料。再通过ADAMS动力学仿真分析髋关节所受力矩的变化,验... 本文设计了一种无源髋关节四自由度助力外骨骼,既帮助搬运人员减少髋关节受力,又增加髋关节外展/内收的活动范围。首先对搬运姿势进行生物力学分析,然后提出外骨骼方案,选择省力材料。再通过ADAMS动力学仿真分析髋关节所受力矩的变化,验证3种材料的省力程度;接着静力学分析3种弹性杆材料的强度;再研究较小工况下装置省力程度;最后运用CATIA人机工学模块分析髋关节二、四自由度搬运姿势时人体的舒适度。仿真结果表明了本文设计的外骨骼装置有突出的省力效果,所选材料的省力范围为搬运5~25 kg重物时省力约63%,同时又有较高的舒适度,为后续外骨骼研究提供有效方案。 展开更多
关键词 无源 髋关节助力外骨骼 人机工程 舒适度 四自由度
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一种主动型踝关节助力外骨骼设计及性能实验
4
作者 韩亚丽 韩子瑒 +2 位作者 金壮壮 徐闽海 吴应达 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第11期109-118,共10页
为实现踝关节的运动助力,针对踝关节运动过程角度变化快、运动自由度多的特点,本文提出了一种基于多支链空间连杆机构的主动助力外骨骼,通过电机带动丝杆传动并组合空间连杆机构的设计方式,实现了踝关节主动的背屈/跖屈及从动的内收/外... 为实现踝关节的运动助力,针对踝关节运动过程角度变化快、运动自由度多的特点,本文提出了一种基于多支链空间连杆机构的主动助力外骨骼,通过电机带动丝杆传动并组合空间连杆机构的设计方式,实现了踝关节主动的背屈/跖屈及从动的内收/外展,旨在提高踝关节外骨骼运动跟随的协调性,减少其对穿戴者运动自由度的限制。基于脚底测力系统进行步态识别,采用运动状态机对踝关节助力外骨骼进行分层控制策略研究。并对踝关节进行运动实验测试及助力评估。实验结果表明,踝关节外骨骼的有效助力范围(跖屈30°~背屈20°,内收35°~外展15°)能够满足正常行走需求,具有良好的运动跟随性(角度误差≤2°),受试者小腿肌电信号明显衰减,减幅均值可达28.91%,可实现有效助力。 展开更多
关键词 踝关节助力外骨骼 步态识别 有限状态机
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踝关节助力外骨骼设计及仿真性能分析 被引量：1
5
作者 冯博琳 赵文彬 +2 位作者 宋鹏 周加永 王军利 《组合机床与自动化加工技术》 北大核心 2020年第12期140-143,148,共5页
踝关节在人体正常行走时,踝关节所承受的力矩最大。文章在分析踝关节生物力学的基础上,首先从减缓小腿肌肉疲劳角度出发设计了踝关节助力外骨骼,并建立了其力传递模型。之后,采用有限元仿真分析技术对踝关节助力外骨骼进行有限元静力学... 踝关节在人体正常行走时,踝关节所承受的力矩最大。文章在分析踝关节生物力学的基础上,首先从减缓小腿肌肉疲劳角度出发设计了踝关节助力外骨骼,并建立了其力传递模型。之后,采用有限元仿真分析技术对踝关节助力外骨骼进行有限元静力学仿真,并对小腿固定支架进行瞬态动力学仿真。通过有限元分析,验证了其结构设计的合理性。最后,将正常人行走时的步态数据作为驱动对踝关节助力外骨骼虚拟样机进行了ADAMS动力学仿真,研究不同步速、不同弹簧刚度系数对踝关节助力外骨骼关节力矩的影响,仿真结果表明踝关节助力外骨骼有较好的动力输出效果,为实物的搭建提供可行性依据。 展开更多
关键词 踝关节助力外骨骼 力传递模型 有限元 动力学仿真
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