携行式上肢抗振外骨骼减振器参数设计

针对手持振动工具对人体的负面影响和现有减振措施不足,提出一种轻量化、高舒适性的携行式上肢抗振外骨骼作为新型个体防护装备,并对外骨骼核心部件减振器进行参数设计,提高了减振性能。利用直角坐标法求解机构的运动方程,根据拉格朗日原理建立人机耦合系统运动微分方程,分析得到影响抗振外骨骼减振性能的关键参数。基于人机耦合力学模型和外骨骼初始样机参数,使用Minitab以标准正交表L_(27)(3^(13))设计考虑交互作用的5因素3水平正交仿真试验。ADAMS仿真试验结果表明:各因素及其部分交互项对合力F的影响显著性排序为l_(2)/l_(1)>l_(2)/l_(1)×c_(1)>l_(2)/l_(1)×c_(2)>c_(2)>c_(1)>c_(1)×c_(2)>k_(2)>k_(1);减振器安装位置l_(2)/l_(1)是影响减振性能的主要因素;结合交互作用分析二元图,试验范围内因素最佳水平组合为l_(2)/l_(1)(1)k_(1)(1)c_(1)(3)k_(2)(1)c_(2)(3)。最佳水平组合下外骨骼达到较好的减振效果。

航空装配抗振外骨骼减振器参数设计

利用双直角坐标法求解抗振外骨骼辅助铆接的人机耦合力学模型,根据拉格朗日原理建立铆接工具水平方向和垂直方向的运动微分方程,得到影响抗振外骨骼减振性能的减振器参数。基于人机耦合力学模型和现有外骨骼样机参数,以标准正交表L 16(45)设计5因素4水平的正交仿真试验,分析减振器参数对抗振外骨骼减振性能的影响。ADAMS仿真试验结果表明:减振器参数对水平方向力F x和合力均值μF影响显著,而对竖直方向力F y影响较小;减振器参数对F x的影响显著性排序为:l 1>c 2>k 1>k 2>c 1,对μF的影响显著性排序为:l 1>c 2>k 2>k 1>c 1;减振器安装位置l 1是F x和μF的主要影响因素,试验范围内的最佳参数组合为l 1(4)k 1(4)k 2(4)c 1(4)c 2(4)。试验结果确定了减振器参数对减振性能的影响,为减振器参数设计及类似的减振结构设计提供参考依据。

下肢助行外骨骼机器人起坐动作下的生物力学分析

探讨了下肢外骨骼起坐动作辅助过程中截瘫患者对拐杖产生大压力的原因和解决方法,通过建立人-外骨骼耦合动力学模型,将患者对拐杖的压力作为一个外力引入模型中,探究了踝关节刚度与拐杖压力的关系.为了验证踝关节刚度对减小拐杖压力的影响,设计了外骨骼起坐验证实验,通过调整AIDER下肢助行外骨骼系统踝关节的刚度,观察受试者在整个起坐动作过程中的平均能量损耗和鞋底压力中心位置变化.实验结果显示,调整踝关节刚度后受试者的平均能量损耗降低了45.18%,稳定性提高了34.99%,这表明适当的踝关节刚度可以在下肢助行外骨骼辅助的起坐动作过程中有效降低患者对拐杖的压力.