基于人類工效學(xué)的下肢助行外骨骼的設(shè)計(jì)

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1、Ａ擊種成Ａ葦ＮＤＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹＯＥＲＳＩＣＳＣＩＥＮＣＥＡＦＣＨＩＮＡＵＮＩＴＹＯＦＥＬＥＣＴＲＯＮＩＶ專業(yè)學(xué)位碩±學(xué)位論文ＳＦＯＲＰＲＯＦＥＳＳＩＯＮＡＬＤＥＧＲＥＥＭＡＳＴＥＲＴＨＥＳＩ１．論支題目基于人類工效學(xué)的下肢助行外骨骼的設(shè)計(jì)專業(yè)學(xué)位類別工程碩壬學(xué)每２０１３２２０８０４５０Ｉ■■■■■ｒ作者姓名體有緣ｉ—－指導(dǎo)教師郎靜副教授？？ｔａ＇、？？Ｖ？．一，，．－｝■暴？．

2、＊■－二獨(dú)劍性聲明本人聲明所呈交的學(xué)位論文是本人在導(dǎo)師指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作。據(jù)我所知及取得的研究成果，除了文中特別加ｔｕ標(biāo)注和致謝的地方夕ｈ論文中不包含其他人已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研究成果，也不包含為獲得電子科技大學(xué)或其它教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或證書而使用過的材料。與我一同王作的同志對(duì)本研究所做的任何貢獻(xiàn)均已在論文中作了明確的說明并表示謝意。作者簽名：盛治曰期：於／／年／月＾曰論支使用授權(quán)本學(xué)位論文作者完全了解電子科技大學(xué)有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，，有權(quán)保留并向國(guó)家有關(guān)部口或機(jī)

3、構(gòu)送交論文的復(fù)印件和磁盤允許論文被查閱和借閱。本人授權(quán)電子科技大學(xué)可Ｗ將學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行檢索，可采用影印、縮印或掃描、匯。等復(fù)制手段保存編學(xué)位論文（保密的學(xué)粒論文在解密后應(yīng)遵守此規(guī)）定：：作者簽名導(dǎo)名師簽聲豕＾了期；年月曰曰備３分類號(hào)密級(jí)注1UDC學(xué)位論文基于人類工效學(xué)的下肢助行外骨骼的設(shè)計(jì)（題名和副題名）潘有緣（作者姓名）指導(dǎo)教師邱靜副教授電子科技大學(xué)成都（姓名、職稱、單位名稱）申請(qǐng)學(xué)位級(jí)別碩士專業(yè)學(xué)位類別工程碩士工程領(lǐng)域名稱機(jī)械工程提交論文日期2016.05.

4、03論文答辯日期2016.05.10學(xué)位授予單位和日期電子科技大學(xué)2016年06月答辯委員會(huì)主席評(píng)閱人注1：注明《國(guó)際十進(jìn)分類法UDC》的類號(hào)。DesignoftheLower-LimbRehabilitationExoskeletonRobotBasedonHumanErgonomicsAMasterThesisSubmittedtoUniversityofElectronicScienceandTechnologyofChinaMajor:MasterofEngineeringAuthor:YouyuanPanSupe

5、rvisor:A.P.JingQiuSchool:SchoolofMechatronicsEngineering摘要摘要我國(guó)老年人的人數(shù)越來越多，關(guān)于老年人的問題引起了越來越多人的重視，幫助老年人和殘疾人行走以及協(xié)助矯正步態(tài)異常的人群矯正步態(tài)是本文設(shè)計(jì)下肢助行外骨骼的主要目的。由于下肢助行外骨骼直接作用于穿戴者的下肢，所以他的舒適性和安全性的設(shè)計(jì)合理與否直接影響到下肢助行外骨骼的成敗。人類工效學(xué)是一門研究人類和所處環(huán)境之間的關(guān)系的學(xué)科，人類工效學(xué)工作者就是利用原理、方法和數(shù)據(jù)來設(shè)計(jì)使得“人類感覺舒適、幸福”和“系統(tǒng)完成所有

6、任務(wù)”兩者之間達(dá)到最優(yōu)化關(guān)系，所以本文將人類工效學(xué)的相關(guān)知識(shí)，融入下肢助行外骨骼的機(jī)械機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)中。本文的主要工作有以下幾點(diǎn)：研究國(guó)人的體形尺寸和下肢運(yùn)動(dòng)范圍，物理人機(jī)交互的相關(guān)知識(shí)以及膝關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)的簡(jiǎn)化模型，為下肢助行外骨骼的體型匹配設(shè)計(jì)和綁縛設(shè)計(jì)以及安全性設(shè)計(jì)供理論基礎(chǔ)，并且為下肢助行外骨骼的膝關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)匹配提供支持。下肢助行外骨骼的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，主要包含體形匹配設(shè)計(jì)，人機(jī)交互設(shè)計(jì)和安全性設(shè)計(jì)。體型匹配設(shè)計(jì)要求下肢助行外骨骼能夠根據(jù)穿戴者的體型尺寸進(jìn)行調(diào)節(jié)；物理人機(jī)交互主要是指綁縛設(shè)計(jì)，包含綁縛位置和綁縛材料的選擇；安全性設(shè)計(jì)包

7、括代表下肢助行外骨骼本身安全的機(jī)械限位設(shè)計(jì)，幫助穿戴者支撐以達(dá)到平衡的拐杖設(shè)計(jì)和協(xié)助行走訓(xùn)練的訓(xùn)練支架設(shè)計(jì)。多軸假肢膝關(guān)節(jié)可以用來解決下肢助行外骨骼的膝關(guān)節(jié)與人體下肢膝關(guān)節(jié)的關(guān)節(jié)錯(cuò)位問題，但是它沒有考慮到使用者的個(gè)體差異，為了彌補(bǔ)這一缺點(diǎn)本文通過實(shí)驗(yàn)的方式獲得不同個(gè)體的下肢運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)，根據(jù)單側(cè)算法計(jì)算個(gè)體的膝關(guān)節(jié)瞬心曲線，從而為可調(diào)仿生膝關(guān)節(jié)的設(shè)計(jì)提供數(shù)據(jù)支撐。下肢助行外骨骼的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)，根據(jù)不同穿戴者的膝關(guān)節(jié)瞬心曲線的差異，設(shè)計(jì)可調(diào)節(jié)仿生膝關(guān)節(jié)，這個(gè)膝關(guān)節(jié)可以讓外骨骼的膝關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)和穿戴者下肢膝關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)達(dá)到完美的匹配關(guān)系，下肢

8、助行外骨骼安裝這個(gè)仿生膝關(guān)節(jié)而不是使用傳統(tǒng)的單軸膝關(guān)節(jié)會(huì)大大減少綁縛對(duì)下肢的應(yīng)力作用。關(guān)鍵詞：下肢助行外骨骼，膝關(guān)節(jié)瞬時(shí)中心，人類工效學(xué)，仿生膝關(guān)節(jié)IABSTRACTABSTRACTOurcountryhasgraduallyenteredtheeraofaging,theproblemoftheeld