基于老年人站立分析的辅助站立机构优化设计研究

为设计出更适合老年人的助老站立装置。本文以助老站立装置中的辅助站立机构的设计为切入点,针对现有助老站立设备的不足,在深入分析老年人站立特征的基础上,参考人机工程学的人体尺寸,搭建了帮助老年人起身的辅助站立机构的三维模型,接着,根据老年人站立中的需求运用ADAMS软件对机构进行优化设计。改善了机构的传力效果,改进了坐板速度过快的不足。运用ADAMS进行参数化优化设计后的辅助站立机构能提供更为人性化的服务,该方法可为助老站立产品的创新及设计提供参考。

老人椅辅助站立机构参数优化设计

简述了老人椅辅助站立机构的工作原理,并对辅助站立机构进行传力特性分析,得到机构传动角运动规律。针对传统辅助站立机构传力特性和机构效率较差的问题,利用多体动力学仿真软件ADAMS对该机构进行了运动仿真及参数化建模,然后以辅助站立四杆机构传动角取得最大值为目标进行优化分析,最终确定了影响传动角主要设计变量的参数。研究结果表明,通过优化后,辅助站立机构的传动角得到明显增加,提高了机构传力特性和机械效率,同时也增大了机构的前倾程度,有助于老人站立。

辅助站立机构刚柔耦合动力学仿真分析研究

针对柔性小、受力大的零件作为纯刚体进行分析时,其结果与实际情况有较大偏差的问题。首先简述辅助站立机构的工作原理,并运用ADAMS与ANSYS联合仿真建立辅助站立机构刚柔耦合动力学仿真模型。基于该仿真模型,得出辅助站立机构一个运动周期中上方管的动态应力,进一步确定整个时间历程中上、下方管应力最大对应的时刻,并与Workbench中对应时刻计算的准动态应力进行分析比较。研究结果表明,在误差允许的情况下,二者基本吻合。验证了基于刚柔耦合动力学仿真模型的理论计算动态应力方法的准确性;同时相较于有限元法,刚柔耦合动力学仿真模型的分析结果能够更加准确的反映机构真实性能。

辅助站立装置的设计与研究

随着老龄化社会的来临,老年人的日常独立生活备受关注。其中,生活中重复较多的坐立动作已成为越来越多老年人,特别是患有脊椎腰椎损伤、骨质疏松、腿部疾病的老年人不得不面对的严峻挑战。基于此,提出了一种辅助人体站立的装置,旨在帮助老年患者完成频繁的坐立动作。首先,分析了人体自然站立的运动学过程,建立了简化的人体站立数学结构模型,通过自然站立实验测定了人体膝关节的角度变化特性。其次,基于人体自然站立过程的运动学特性设计了一款人体辅助站立装置,并运用Solidkworks软件完成了机构的三维建模。最后,采用ADMAS软件进行运动仿真,确定了人体辅助站立装置的运动参数。通过实验和仿真数据对比可知,该装置符合人体自然站立的运动学规律,具有一定的辅助站立功能,可以运用在一些特定的场合如站立康复训练、久坐场合等。