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题名2-UPS/RR并联髋关节助力机构及运动性能
被引量：2
- 1
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作者
李剑锋
李世才
陶春静
季润
徐成辉
张兆晶
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机构
北京工业大学机械工程与应用电子技术学院
国家康复辅具研究中心
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出处
《北京工业大学学报》
CAS
CSCD
北大核心
2017年第1期49-57,共9页
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基金
国家自然科学基金资助项目(61273342)
北京市自然科学基金资助项目(3132005
3113026)
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文摘
为了帮助髋关节受损的患者完成行走运动,提出了一种适用于髋关节助力的2-UPS/RR并联机构.该机构不仅可以满足髋关节助力所需要的前屈/后伸、内收/外展、内旋/外旋运动,还可以保证机构的旋转中心与不同患者的髋关节旋转中心重合.计算了自由度,并应用解析法给出了机构的位置反解,建立了速度雅克比矩阵,通过对驱动参数的限定,求解了机构的工作空间.最后,基于雅克比矩阵,对比分析了分别驱动移动副和虎克副2根旋转轴时机构的运动学性能.结果表明:在规定的工作空间内驱动移动副时,机构具有良好的可操作性、运动灵活性和刚度特性.相比当前的髋关节助力机构,其结构简单,有效避免了支链间不必要的干涉,减小了整个机构的占用体积.设计的该机构适合髋关节助力训练.
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关键词
髋关节助力
并联机构
可操作度
灵活性
刚度特性
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Keywords
hip joint assisting
parallel mechanism
operability
flexibility
stiffness characteristics
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分类号
TP24
[自动化与计算机技术—检测技术与自动化装置]
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题名一种助力髋关节伸展和屈曲的柔性外骨骼机器人
被引量：2
- 2
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作者
刘友福
卢军
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机构
陕西科技大学机电工程学院
中国科学院深圳先进技术研究院
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出处
《机械传动》
北大核心
2021年第2期90-96,共7页
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基金
广东省基础与应用基础研究基金(2019A1515110576)。
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文摘
随着下肢外骨骼机器人的发展,出现了各种各样应用于医疗康复等领域的刚性外骨骼。刚性外骨骼会增加下肢额外的惯性力并限制人体运动的自由度;与刚性外骨骼相比,柔性可穿戴下肢外骨骼则可将一些对人体运动的影响因素减至最小。根据人体在行走过程中髋关节动力学变化,设计了一种为髋关节伸展和屈曲提供助力的柔性外骨骼。根据髋关节的关节力矩和关节力的变化,提出了一种助力策略和期望助力曲线控制电机追踪期望力曲线,从而得到实际作用于髋关节的实际力。为了减少由佩戴位置和穿戴者身材特征而引起的误差,提升助力效果,引入了PD型迭代学习控制(ILC)。为了评估助力效果,测量了4名受试者分别在穿戴外骨骼不助力、助力髋关节伸展和屈曲以及仅助力髋关节伸展3种不同情况下产生的新陈代谢能;通过产生的新陈代谢能的值来评估助力效果。结果表明,与仅辅助髋关节伸展和穿着外骨骼不助力的情况相比,助力髋关节伸展和屈曲的平均净新陈代谢能分别减少了0.445 W/kg和1.027 W/kg,平均净新陈代谢率分别降低了7.45%和15.67%。
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关键词
柔性外骨骼
髋关节助力
力曲线
ILC控制
新陈代谢
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Keywords
Flexible exoskeleton
Hip joint assistance
Force curve
ILC Control
Metabolism
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分类号
TP242
[自动化与计算机技术—检测技术与自动化装置]
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题名基于Opensim的柔性外骨骼机器人的模拟仿真
被引量：1
- 3
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作者
刘友福
卢军
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机构
陕西科技大学机电工程学院
中国科学院深圳先进技术研究院
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出处
《计算机时代》
2021年第1期1-5,共5页
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基金
广东省基础与应用基础研究基金(2019A1515110576)。
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文摘
现有的刚性外骨骼存在关节中心与人体下肢的生物关节中心较难对齐、限制人体运动的自由度和影响穿着舒适度等问题。针对上述问题,设计了一种由电机驱动的助力髋关节屈曲和伸展的柔性外骨骼机器人。基于该柔性外骨骼,利用三维动作捕捉系统和测力平台采集受试者在行走过程中的运动学和地面反作用力数据,运用生物力学分析软件Opensim建立人体-外骨骼模型;利用Opensim分别模拟计算出在行走时助力和不助力两种情况下驱动髋关节的主要肌肉的代谢值。模拟仿真结果表明:和不助力的情况相比,在行走过程中对髋关节助力会减小驱动髋关节运动的主要肌肉的代谢值,减小穿戴者肌肉的负担;在行走过程中减小穿戴者的能量消耗。
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关键词
柔性外骨骼机器人
髋关节助力
Opensim
仿真
肌肉代谢
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Keywords
soft exosuit
hip assistance
Opensim
simulation
muscles metabolism
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分类号
TP242.6
[自动化与计算机技术—检测技术与自动化装置]
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题名无动力髋关节助力外骨骼设计与分析
- 4
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作者
杨洁
王旭鹏
唐欣尧
张文洁
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机构
西安理工大学艺术与设计学院
西安理工大学机械与精密仪器工程学院
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出处
《机械传动》
北大核心
2024年第8期70-81,共12页
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基金
装备预研共用技术和领域基金项目(106-418321001)
教育部青年基金项目(21XJ760003)。
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文摘
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。
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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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Keywords
Hip joint assisted exoskeleton
Variable stiffness spring
Inverse kinematic
Inverse dy⁃namic
Simulation
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分类号
TP242
[自动化与计算机技术—检测技术与自动化装置]
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题名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
- 5
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作者
王艺澜
涂细凯
徐一鸣
秦榕
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机构
湖北工业大学工业设计学院
湖北工业大学机械工程学院
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出处
《机械科学与技术》
CSCD
北大核心
2022年第5期711-720,共10页
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基金
湖北省自然科学基金项目(2018CFB276)。
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文摘
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。
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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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Keywords
passive
hip joint helps exoskeleton
ergonomics
comfort degree
four degrees of freedom
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分类号
TP242.6
[自动化与计算机技术—检测技术与自动化装置]
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