便攜式柔性外骨骼機(jī)器人
- 文件介紹：
- 該文件為 docx 格式，下載需要 10 積分
- 便攜式柔性外骨骼機(jī)器人畢業(yè)論文。
基于對外骨骼機(jī)器人現(xiàn)狀的探討和人體運動學(xué)的研究，確定外骨骼機(jī)器人的驅(qū)動方案，傳動方案和結(jié)構(gòu)設(shè)計方案。整體方案概括為腰部助力的繩驅(qū)柔性外骨骼機(jī)器人。設(shè)計要求：在安全性和功能性的前提下，著重完成便攜式。
然后，根據(jù)設(shè)計方案和要求完成結(jié)構(gòu)設(shè)計，主要包括主/被動自由度，限位機(jī)構(gòu)、驅(qū)動設(shè)計等；接著完成軸類零件、軸承等重要零件的校核。
最后，運用D-H法完成外骨骼機(jī)器人的正/逆運動學(xué)求解，繪制出運動空間。
目 錄
第1章 緒論 1
1.1 課題來源及研究意義 1
1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 1
1.2.1 外骨骼機(jī)器人 1
1.2.2 驅(qū)動方式 6
1.3本文研究內(nèi)容 8
第2章 外骨骼機(jī)器人總體方案 9
2.1 人體運動學(xué)分析 9
2.1.1 人體基本面和基本軸 9
2.1.2 上肢關(guān)節(jié)運動學(xué)分析 10
2.1.3 腰椎關(guān)節(jié)特征分析 13
2.2 外骨骼機(jī)器人設(shè)計方案 15
2.2.1 設(shè)計要求 15
2.2.2 柔性驅(qū)動方案 16
2.2.3 繩驅(qū)傳動方案 17
2.2.4 本機(jī)構(gòu)設(shè)計方案 18
2.3 本章小結(jié) 21
第3章 外骨骼機(jī)器人結(jié)構(gòu)設(shè)計 22
3.1 主動自由度設(shè)計 22
3.1.1 肘關(guān)節(jié) 22
3.1.2 肩關(guān)節(jié)前屈/后伸 23
3.1.3 髖關(guān)節(jié) 23
3.2 被動自由度設(shè)計 24
3.2.1 肩關(guān)節(jié) 24
3.2.2 肩胛帶 25
3.2.3 腰椎關(guān)節(jié) 26
3.2.4 腿部支撐處 27
3.3 關(guān)節(jié)限位、長度調(diào)節(jié) 27
3.3.1 關(guān)節(jié)限位 28
3.3.2 長度調(diào)節(jié) 29
3.4 柔性驅(qū)動設(shè)計實現(xiàn) 30
3.4.1 繩驅(qū)結(jié)構(gòu) 30
3.4.2 串聯(lián)彈性驅(qū)動器（SEA）結(jié)構(gòu) 31
3.5 本章小結(jié) 32
第4章 外骨骼機(jī)器人結(jié)構(gòu)校核 33
4.1 軸的連接件的載荷分布 33
4.1.1 人體各環(huán)節(jié)質(zhì)量與質(zhì)心位置 33
4.1.2 肘關(guān)節(jié)處 35
4.1.3 肩關(guān)節(jié)處 36
4.1.4 腰椎助力部分 37
4.2 軸的校核 39
4.2.1 軸承強(qiáng)度校核 39
4.2.2 軸承剛度校核 45
4.3 軸承壽命校核 47
4.4 關(guān)鍵零部件靜力學(xué)校核 48
4.4.1 軸的靜力學(xué)分析 48
4.4.3 非軸零件的靜力學(xué)分析 50
4.5 本章小結(jié) 50
第5章 外骨骼機(jī)器人運動學(xué)分析 52
5.1 外骨骼機(jī)器人上肢部分正向運動學(xué)分析 52
5.1.1 D-H建模 52
5.1.2 正運動學(xué)求解 53
5.2 外骨骼機(jī)器人上肢部分逆向運動學(xué)求解 56
5.3 外骨骼機(jī)器人上肢部分的工作空間 59
5.4 本章小結(jié) 60
第6章 總結(jié)與展望 62
6.1 總結(jié) 62
6.2 展望 62
6.2.1 本設(shè)計展望 62
6.2.2 外骨骼機(jī)器人展望 63
參考文獻(xiàn) 64
致 謝 67
第1章 緒論
1.1 課題來源及研究意義
本論文來源于國家“智能機(jī)器人”重點專項 2017年度項目“助力型外骨骼機(jī)器人”和“腦卒中康復(fù)機(jī)器人系統(tǒng)”。本文設(shè)計了一種便攜式柔性繩驅(qū)上肢外骨骼機(jī)器人。
從基數(shù)上看，我國是人口大國而且目前處于老齡化階段，病人數(shù)量將會大幅度上升；另一方面，我國作為制造大國，雖然越來越多的勞動由自動化機(jī)械代替，但是復(fù)雜精細(xì)的勞動依然需要人力來實現(xiàn)，如建筑業(yè)、汽車制造業(yè)等，大量的搬運工作會導(dǎo)致許多關(guān)節(jié)疾病的產(chǎn)生，如關(guān)節(jié)炎、骨刺、腰痛、悲痛等。因此醫(yī)療器械與我國民生密切相關(guān)，其產(chǎn)業(yè)的發(fā)展?jié)摿薮骩1]。醫(yī)療器械在我國起步相對較晚，但是市場需求量巨大，因此國內(nèi)眾多高校、企業(yè)等已經(jīng)紛紛投入醫(yī)療器械的研究當(dāng)中，國家也啟動各種有關(guān)醫(yī)療器械的項目。
如今，醫(yī)療技術(shù)迅猛發(fā)展，可以治療大部分疾病，但是依然有很多疾病是無法通過純醫(yī)療手段來達(dá)到完全治愈的目的，比如血栓疾病患者需要在血管內(nèi)打入支架，而無法直接通過做手術(shù)來取出血液沉積物；骨折之后，通過手術(shù)治療實現(xiàn)傷口愈合，但是病人無法恢復(fù)到傷前的狀態(tài)。這些都是需要通過外界的手段即輔助物來達(dá)到治愈效果，像血管支架、外骨骼等。由此可見，醫(yī)療器械對病后治療有著非常重要的作用。另一方面，疾病預(yù)防是降低生病率、提高人民生活水平的關(guān)鍵，特別是對于關(guān)節(jié)或骨骼疾病，通過醫(yī)療器械可以達(dá)到較好的預(yù)防效果。
現(xiàn)在的外骨骼機(jī)器人主要由剛性連桿搭建一個平行于人體骨骼的框架的方式，通過軸承連接來實現(xiàn)轉(zhuǎn)動。采用這種方式可以精確并且傳遞足夠的力給人體骨骼[2]，能夠有效地幫助使用者搬運物品和術(shù)后康復(fù)。但是手臂施力運動往往需要由腰部協(xié)助，腰部也是承受載荷的關(guān)鍵部位。本文主要針對體力勞動者和術(shù)后康復(fù)者，采用腰部協(xié)助上肢助力，設(shè)計一款便攜式外骨骼機(jī)器人。...
熱門關(guān)鍵詞： 
