无动力穿戴式外骨骼座椅结构设计与优化

汽车总装生产线作业人员需根据快速的生产节拍反复站立行走拿取零件和下蹲装配作业,长此以往,不仅容易引发职业性肌肉骨骼疾病,且影响装配质量。为了减轻生产线员工下蹲作业时的劳动强度,设计一款轻便小巧、无需手动操作即能快速进行坐姿和站姿切换、蹲坐高度连续可调且具有记忆功能的无动力穿戴式外骨骼座椅,其结构由大腿杆、小腿杆和斜撑杆组等组成,其中斜撑杆组包括气压杆和伸缩杆两部分,两者同轴安装。首先根据成年人人体尺寸标准确定大腿杆长度和小腿杆长度,然后以斜撑杆组安装铰点位置为设计变量、从蹲姿到站立过程中小腿杆与斜撑杆组的角度的最大值为目标函数、蹲坐姿态下斜撑杆组的最大长度、气压杆和伸缩杆的伸缩比需满足要求等为约束条件建立优化设计模型,并采用MATLAB自带的遗传算法工具箱进行优化设计求解,从而确定斜撑杆组最佳铰点安装位置,最后根据作业人员的蹲坐高度可调和站立行走需求分别计算伸缩杆和气压杆的行程和安装长度。