N4117-无源穿戴式下肢外骨骼的设计与有限元仿真【含SW三维图】 下载积分：240　资料编号： N4117

作品包括:

Word版设计说明书1份

SW三维图一套

摘要

随着国家对森林资源保护力度的持续加大，林果种植产业已成为全球农业经济的重要组成部分。然而，该产业的经营效益受到传统采摘作业效率的严重制约，基于人体工效学分析发现，林业采摘作业中约72%的工序需保持蹲姿完成，长期重复性蹲起动作易导致作业人员腰部劳损及下肢肌肉疲劳。 在当今快速发展的世界，为了提高工作效率、生活质量，出现了辅助人们工作的设备，如下肢外骨骼是一种可以穿戴在人体外部的机械装备，通过高要求的人体工程学设计、动力系统设计以及材料选用，从而实现增强穿戴者人体能力的一种人机协同装备，下肢外骨骼的实现与材料技术、仿生学技术、微能源技术、机器人技术、控制算法策略和半导体技术等科学的发展密切相关，是一项高度集成交叉融合的新设备。 本研究基于人体解剖学原理设计了一款轻量化无源下肢外骨骼装置，旨在通过生物力学助力机制提升作业者的下蹲耐力。通过了解下肢外骨骼装置的应用情况，提出了具体的设计要求与结构方案，拟定系统方案，完成详细的结构设计，包括背部、腿部、足部及助力气缸等相关必要附件，完成零部件的参数确定、设计计算和强度校核，并对现有的机械结构进行了新的改善，使下肢外骨骼更适合现在的作业环境。 首先通过人体解剖学实验获取了人体的下肢运动学参数，建立包含髋、膝、踝三关节的六自由度运动模型，据此确定外骨骼机构的可调尺寸范围（大腿段350-450mm，小腿段400-500mm）及各关节±15°的自适应调节角度。其次采用Solidworks三维设计软件，按照结构设计原则，对下肢外骨骼的整体机械结构进行了三维建模，并且对其关节部分，长度调节进行了描述，并对下肢外骨骼的材质进行了选取，然后结合有限元的方法，完成下肢外骨骼站立姿态及下蹲姿态的的静力学及模态力学分析，验证了其机械结构的安全性，本文对于下肢外骨骼的设计具有一定的参考价值。

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