穿戴式機械腿機構的設計【含全套CAD圖紙】

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穿戴式機械腿機構設計 本科生畢業(yè)論文 畢業(yè)設計題目 穿戴式機械腿機構設計 學 生 姓 名 專 業(yè) 班 級 指 導 教 師 完 成 日 期 穿戴式機械腿機構設計 畢業(yè)設計（論文）前期工作材料 學 生 姓 名： 學號： 教 科 部： 專 業(yè)： 設計（論文）題目： 穿戴式機械腿機構設計 指 導 老 師： 材 料 目 錄 序號 名 稱 數量 備注 1 畢業(yè)設計（論文）選題、審題表 1 2 畢業(yè)設計（論文）任務書 1 3 畢業(yè)設計（論文）實習調研報告 1 4 畢業(yè)設計（論文）開題報告（含文獻綜述） 1 5 畢業(yè)設計（論文）外文資料翻譯（含原文） 1 6 畢業(yè)設計（論文）中期檢查表 1 年 月 日 穿戴式機械腿機構設計 畢業(yè)設計（論文）題目申報表 設計（論文）題 目 穿戴式機械腿機構設計 題目類型 題目來源 面向專業(yè) 指導教師 職稱 學位 從事專業(yè) 題目簡介： 現代機器人所具有的機械動力裝置使得機器人可以輕易地完成很多艱苦的任務，比如舉起、搬運沉重的負載等。雖然現代機器人控制技術有了長足的發(fā)展，還遠達不到人的智力水平，包括決策能力和對環(huán)境的感知能力。與此同時，人類所具有的智能是任何生物和機械裝置所無法比擬的，人所能完成的任務不受人的智能的約束，而僅受人的體能的限制。因此，將人的智能與機器人所具有的強大的機械能量結合起來，綜合為一個系統(tǒng)，將會帶來前所未有的變化，這便是穿戴式機器人的設計思想。 審核意見： 審核人簽名： 年 月 日 題目類型－－ 1、為結合科研； 2、為結合生產實際； 3、為結合大學生科研訓練計劃； 4、為結合學科競賽； 5、模擬仿真； 6、其它 題目來源 －－ ； 擬； 穿戴式機械腿機構設計 畢業(yè)設計（論文）任務書 教 科 部： 專 業(yè)： 學生姓名 : 學號 : 畢業(yè)（論文）題目： 穿戴式機械腿機構設計 起 迄 日 期： 設計（論文）地點： 指 導 老 師： 專 業(yè) 負 責 人： 發(fā)任務書日期： 年 月 日 畢業(yè)論文任務書 穿戴式機械腿機構設計 論文題目 穿戴式機械腿機構設計 年級 專業(yè) 學生姓名 學號 主要內容： 1. 具有較好的機械設計理論基礎，能熟練掌握二維和三維的制圖軟件，具有比較強的獨立研究和探索能力，具有較強的主動溝通意識。 2. 穿戴式機械腿機構設計 ,完整的機械設計過程及其說明； 3. 完成二維或者三維的設計圖紙繪制； 5 篇以上，翻譯不少于 5000 印刷符的英文資料； 括工作任務分析、調研報告或文獻綜述、方案擬定與分析以及實施計劃等； 幅不少于 1萬字。 主要任務及基本要求（包括指定的參考資料）： 主要任務及基本要求： 1、撰寫開題報告：包括工作任務分析、調研報告或文獻綜述、方案擬定與分析 以及實施計劃等； 2、查閱文獻 14篇以上，翻譯不少于 5000印刷符的英文資料； 3、熟練運用二維三維繪圖軟件； 4、撰寫畢業(yè)論文，篇幅不少于 1萬字。 主要參考文獻： 【 1】李研彪，劉毅，李景敏，計時鳴，趙章風，新型擬人機械腿的參數優(yōu)化， 2013. 09. 【 2】計時鳴，劉毅，李研彪，李景敏，一種新型擬人機械腿的運動傳遞性能分析， 1001012)10【 3】伊蕾，助行康復機器人控制策略研究， 2012,04 【 4】鄧楚慧，穿戴式下肢康復機器人機構分析及優(yōu)化設計， 2012,戴式機械腿機構設計 【 5】劉毅，一種新型擬人機械腿的性能研究， 2012,12 【 6】尹軍茂，穿戴式下肢外骨骼機構分析與設計， 2010， 05 【 7】趙豫玉，穿戴式下肢康復機器人的研究， 2009,03 【 8】王志鵬，郭險峰，穿戴式下肢外骨骼康復機器人機械設計， 1672 9】余聯(lián)慶，吳昌林，馬世平，基于仿生研究的步行機緩 沖型腿機構設計，16712005) 06 10】金振林，曲夢可，六足步行機器人的并聯(lián)機械腿設計， 10. 3788/20122007. 1532 【 11】金振林，曲夢可，三自由度并聯(lián)機械腿靜力學分析與優(yōu)化， 1002 12】孫恒 陳作模 葛文杰 . 機械原理 西北工業(yè)大學機械原理及機械零件教研室編，第七版，高等教育出版社， 13】濮良貴 紀名剛 西北工業(yè)大學機械原理及機械零件教研 編，第八版，高等教育出版社， 【 14】周建方等 機械工業(yè)出版社，普通高等教育機電類規(guī)劃教材， 15】機械制圖 大連理工大學工程圖學教研室編，第六版，高等教育出版社，出任務書日期： 完成期限： 指導教師簽名： 專業(yè)主任簽名： 年 月 日 穿戴式機械腿機構設計 畢業(yè)設計 (論文 )開題報告 學 生 姓 名： 學 號： 專 業(yè)： 設計 (論文 )題目： 穿戴式機械腿機構設計 指 導 老 師： 年 月 日 穿戴式機械腿機構設計 畢業(yè)設計（論文）開題報告 設計（論文）題 目 穿戴式機械腿機構設計 題目來源 題目類型 指導教師 學生姓名 學 號 專 業(yè) 開題報告內容：（調研資料的準備與總結，研究目的、要求、思路與預期成果；任務完成的階段、 內容及時間安排；完成畢業(yè)設計（論文）所具備的條件因素等。） 本畢業(yè)設計（論文）課題應達到的目的： （ 1）培養(yǎng)學生的調查研究以及資料、信息的獲取、分析等綜合能力； （ 2）培養(yǎng)學生的工程設計能力，主要包括設計、計算及繪圖能力； （ 3）培養(yǎng)學生的綜合運用專業(yè)理論知識，分析解決實際問題的能力； （ 4）培養(yǎng)學生的在設計過程中使用計算機的能力； （ 5）培養(yǎng)學生的撰寫設計說明書、論文的能力； （ 6）培養(yǎng)學生創(chuàng)新能力和創(chuàng)新精神。 本畢業(yè)設計（論文）課題工作進度計劃： 起止日期 工 作 內 容 畢業(yè)設計開始，查閱中外文資料，完成外文翻譯，完成實習調研和實習報告，完成開題報告； 進行畢業(yè)設計，接收畢業(yè)設計中期檢查，根據設計要求，進行機械結構原理設計和結構設計，撰寫畢業(yè)設計論文； 修改完善畢業(yè)論文、準備畢業(yè)答辯、整理畢業(yè)設計期間的所有資料、成果并歸檔。 穿戴式機械腿機構設計 文 獻 綜 述 一、課題研究的內容及意義 穿戴式智能設備 ” 是應用穿戴式技術對日常穿戴進行智能化設計、開發(fā)出可以穿戴的設備的總稱，如 鞋等 。 機械腿的研究是步行機器人研究的核心內容。步行機器人是一個交叉學科的研究，它涉及仿生學、機械學、控制學及信息處理技術等。步行機器人在多個行業(yè)具有很多應用優(yōu)勢，逐漸成為國內外機器人研究領域的一個熱點。步行機器人與其他履帶式、輪式機器人相比，具有以下的運動特性。 (1)步行機器人具有良好的地面自適應性 步行機器人可以在復雜的地形上利用離散的點來選擇最優(yōu)的地面支撐點，并且可以跨越一定的障礙物。 (2）步行機器人的腿部運動系統(tǒng)比較穩(wěn)定 步行機器人的腿部運動系統(tǒng)可以保證身體相對地面的穩(wěn)定，因其腿部具有多個自由度，靈活性大，同時可以通過調節(jié)腿的伸展度來調整重心，因此不易翻倒，穩(wěn)定性高。 仿人機器人作為步行機器人的一種形式，是提高機器人機動性和節(jié)省能源的一條重要途徑。仿人機器人是機器人研究領域最高研究成果的代表。相對于其他機器人，仿人機器人具有人的外形，并具備良好的人機交互能力，所以在娛樂服務等領域，仿人機 器人具有更明顯的優(yōu)勢。 仿人步行機器人具有諸多的優(yōu)勢，使其成為日前研究的熱點。為使機器人腿部能協(xié)調而穩(wěn)定的運動，機械結構 設計和控制系統(tǒng)算法的研究都比較復雜，使其研究充滿挑戰(zhàn)。 二、課題國內外現狀 2000年，德國自由大學 2001年，德國弗朗霍費爾研究所 (于吊線木偶原理，研制了一種繩驅動式下肢康復訓練機器人 合踏步車使用。 穿戴式機械腿機構設計 一款可穿戴的、通過電池供電的仿生機械腿，將之穿在身上后，它可以提供必要的支撐力，讓人重新站立。而且整套系統(tǒng) 還采用了仿生設計，以內置電動馬達為動力，當人們把它穿在身上，就能重新獲得行走的能力！ 在下肢機器人方面，國內研究起步較晚，取得的成果也不多。目前的研究機構主要有上海大學、浙江大學、哈爾濱工業(yè)大學和哈爾濱工程大學等。具有代表性的是 :哈爾濱工程大學開發(fā)的輔助型下肢康復訓練機器人和浙江大學開發(fā)的可穿戴式的下肢步行外骨骼。從 2004 年，中科院合肥智能機械研究所也開始從事相關的研究工作。 2002年，哈爾濱工程大學機電一體化研究所研制出了一種下肢康復訓練機器人樣，如圖 1機器人由三自由度步態(tài)機構、姿態(tài)機構和重心平衡機構等組成。其優(yōu)點是可實現腳的姿態(tài)調整，在機器人的遠程控制技術、虛擬現實技術及減重控制策略方面進行了實驗或仿真研究，后續(xù)研制并開發(fā)了可與該機器人配合使用的四自由度繩索牽引骨盆運動并聯(lián)康復機器人。 2006 年，上海大學機電工程與自動化學院也研究了一套可穿戴式助力機械腿，如圖 1側下肢有兩個自由度，分別為骸關節(jié)屈 /伸和膝關節(jié)屈 /伸。 穿戴式機械腿機構設計 2007 年，哈爾濱工程大學機電一體化實驗室的研究小組研制了被動式步態(tài)康復訓練器。 2009 年，該研究小組又提出了步態(tài)訓練機器，機器人可控制雙足矢狀面內六自由度的運動，具有承載能力強，步幅、步態(tài)、足底姿態(tài)可靈活調整等優(yōu)點。通過不同的軌跡規(guī)劃，機器人能夠模擬上、下樓梯，平地行走等步態(tài)動作。利用柔順控制等多種控制策略，可模擬沙地、草地等多種路況的行走。實驗研究表明，該機器人可實現多種步態(tài)的控制，且具有較好的訓練效果。 三 2006 年《中國人口老齡化發(fā)展趨勢預測研究報告》表明，到 2023 年，我國老年人口 將達到 ，與 0少兒人口數量相等。而到 2051 年，中國老年人口規(guī)模將達到峰值 為少兒人口數量的 2倍。針對我國人口老齡化的口益嚴重、腦卒中患者數量多、治療醫(yī)師資源缺乏的情況，開發(fā)一種可以為偏癱、截癱等肢體殘疾人員及體弱老年人提供康復訓練和助行服務的機器人，對降低老年人跌倒的比例、幫助偏癱患者樹立重新行走的信心、提高老年人獨立生活的質量減輕社會負擔具有重要的研究意義。同時，機器人輔助設備可以極大的降低康復師的工作量，促進患者的主動參與，可以客觀的評價康復訓練的強度、時間和效果，使康復治療 更加系統(tǒng)化和規(guī)范化。 穿戴式機械腿應用于醫(yī)療上越來越多，幫助殘疾人站起來。 盡管目前己經開發(fā)出了多種助行康復機器人，但機器人在機械結構精巧、人機協(xié)調、自動適應用戶的行為、工作延續(xù)性、提高用戶的舒適度等方面還遠遠達不到實際應用的要求。同時，由于目前的康復訓練機器人運用于臨床康復的穿戴式機械腿機構設計 訓練方案、訓練的評價方法等還處于摸索階段，機器人技術完全應用于臨床康復訓練還需要深入、系統(tǒng)的研究和探索。因此，對機器人進行改良，開展與其它臨床康復方法的有機結合以提高其臨床康復效果，擴展其治療手段是非常有必要的。 綜 上所述，研究助行康復機器人技術，使其滿足康復訓練、輔助行走、節(jié)省能耗、攜帶方便等需要，并且更加符合人體生理習慣，令使用者步態(tài)更自然，提高老年人的生活質量，減輕社會負擔，使其真正服務于需要的人，有著重要的意義。 四 近年來，關于外骨骼機構的人一機運動相容性設計問題開始得到研究者的關注，一些研究者對上肢外骨骼機構的運動相容性進行了分析，并基于人機工程學原理對上肢外骨骼機構的運動學設計方法進行了研究。但是對下肢康復機器人機構的人一機相容性問題以及影響人一機相容性的因素方面研究較少，主要問題如下。 (l)人一機聯(lián)接模式對人一機相容性的影響現有下肢康復機器人中，人一機之間采直接綁縛或通過穿戴具以緊致穿戴的形式相聯(lián)接，缺乏有關人一機聯(lián)接模式和約束性質的深入研究，更未分析聯(lián)接模式對人一機運動相容性的影響。 (2)機構構型對人一機相容性的影響現有的下肢康復機器人機構的骸關節(jié)多采用單自由度回轉副或由 2個回轉副進行運動等效，膝關節(jié)為單自由度回轉副，機構的尺度參數根據下肢骨胳的比例和長度確定。優(yōu)點是機器人機構的構型相對簡潔且機構的設計簡便易行。但機器人機構的關節(jié)數目少于下肢骨骼的關節(jié)數目，而且對應關節(jié)的運動屬性也有所不同，構型的選取會直接影響人一機之間的運動相容性。 (3)機構參數優(yōu)化對人一機相容性的影響由于下肢康復機器人機構與人體骨骼機構在關節(jié)數目、關節(jié)運動特性上的差異以及機器人機構的外掛屬性，若機器人機構參數 或聯(lián)接參數設計不夠合理，也會導致人一機運動不相容，在聯(lián)接部位發(fā)生運動干涉與沖突。 此外，在機構設計中，材料選擇、結構美觀和機構可調性等也是研究的重要問題。 穿戴式機械腿機構設計 本課題要研究或解決的問題和擬采用的研究手段（途徑） 大問題 (1)可穿戴性要好 :下肢外骨骼康復機器人要有良好的可穿戴性經過簡單的訓練即可非常容易順利快速地穿脫。 (2)可調節(jié)性要強 :下肢外骨骼康復機器人面向的患者群體年齡跨度大，外骨骼應能適應各種身高體重的患者，因此其在長度及寬度方向都應能調節(jié)以適應不同患者穿戴。 (3)結構要輕巧 :外骨骼機器人應盡量輕巧、簡便方便穿戴和驅動，節(jié)省能源。 (4)相互干擾性要小 :盡量減小人與外骨骼的直接接觸面，減小人機相互干擾，從而減小對人體各方面的限制。 (5)柔順、舒適性要好 :下肢外骨骼機器人的運動與人體下肢的運動要具有很好的協(xié)調性。其結構、自由度的配置要與人體結構與自由度相匹配。使穿戴著感覺柔順自然 。 （ 1）弄清楚穿戴式機械腿機構特點 1 穿戴式機械腿的結構布局特點 機械腿通過三個電機驅動，實現膝關節(jié)和踝關節(jié)的運動，類似于人體膝關節(jié)和踝關節(jié)的結構特點，其驅動裝置安放在固定件的位置上。該機構的運動桿件不必承載驅動電機的重量，減少了電機數量，這種擬人機械腿具有結構簡單、承載能力強、運動慣性小、運動靈活等優(yōu)點，克服了傳動系統(tǒng)復雜、動態(tài)特性差等缺點。 這種穿戴式機械腿的結構布局特點如下 :①三個直線移動副 3相互平行 ;②三個直線移動副 3均安裝在基座上 ;③當桿 直于而行于桿 各移動副輸入均為零時，這種膝關節(jié)和躁關節(jié)機構處于初始位姿。移動副 3的初始長度分別為 i=1,2,3),}Z 分別為各直線移動副的輸入位移。建立兩個坐標系 :靜坐標系 R(動坐標系S(如圖 1所示，點 穿戴式機械腿機構設計 圖 1 （ 2）穿戴式機械腿設計方案 1. 基于機械腿的參數優(yōu)化結果，同時考慮加工與裝配工藝性，給出一種擬人機械腿的設計方案，如圖 2(a)所示，這種擬人機械腿與球而三自由度并聯(lián)機構 (作為擬人骸關節(jié)機構原型 )串聯(lián)在一起，構成擬人下肢的設計方案，如圖2(b)所示。這種擬人機械腿機構的膝關節(jié)和踝關節(jié)采用 4- 過三個電機實現膝關節(jié)和踝關節(jié)的運動方式，電機等固定件靠近腰部附近，減小電機等固定件產生的力矩，增加腿部的承載能力，減小運動慣性，發(fā)揮并聯(lián)機構的優(yōu)點，同時，這種新型擬人下肢可實現 任何步態(tài)狀況，具有主動控制步態(tài)的優(yōu)點。因此，這種新型擬人下肢具有結構簡單、承載能力強、運動慣性小、運動穩(wěn)定等優(yōu)點。 穿戴式機械腿機構設計 圖 2（ a） 圖 2（ b） （ 3）機械腿結構的優(yōu)化 按照機構原理圖的設計圖想，其中較難設計的部分為膝關節(jié)所在支鏈的平面四桿機構而如果完全按原理圖的設計，將轉動副 么機械腿顯得不夠緊湊和靈巧。在傳動副 F,將傳動副 穿戴式機械腿機構設計 圖 4 圖 5 為機架固連，圖 3，那么再設計傳動副 3為了使機械腿的結構史緊湊，將圖 3中的 80度 上的桿件固連到點 E 上，如圖 4所示，這樣 動副采用滾珠絲桿實現，根據改進的機構簡圖，設計了如圖 5所小的膝關口聽在支鏈結構設計，扣將轉動副 該基座與機械腿的靜平臺基座固連，這樣使 得擬人機械腿結構緊湊，同時減輕重量。 穿戴式機械腿機構設計 （ 4）加入胡克鉸結構 胡克鉸（圖 6）在并聯(lián)機構中使用傾率很高，而該結構的設計直接彩響了整個并聯(lián)機構的性能。因為在研究機構的工作空間時，在考慮約束的影響中，胡克鉸兩個方向的轉動范圍是一個重要因素。對這個擬人機械腿機構，沒有桿件之間的干涉，胡克鉸的性能對這個機構性能 (工作空間 )起了決定性的作用。 圖 6 （ 5） 裝配體結構 對三條運動支鏈進行合理布局，避免桿件發(fā)生運動干涉，同時根據裝配工藝要求設計運動支鏈與動、靜平臺的連接方一式。 擬人機械腿的裝配體結構圖如圖 7所示。三條運動支鏈通過上、下平臺連接在一起，并通過板件對其加固。電機固定上平臺上，上平臺上與關節(jié)相連。下平臺設計為腳底板，直接與地面接觸。 穿戴式機械腿機構設計 圖 7 （ 6）機械腿的方案最終實現簡圖 圖 8 畢業(yè)設計（論文）中期自查表 （中期教學檢查用） 穿戴式機械腿機構設計 學生姓名 學號 專業(yè) 班級 指導教師 職 稱 設計（論文）題 目 穿戴式機械腿機構設計 個人精力 實際投入 每天平均工作時 間 迄今缺席天數 出勤率 % 指導教師每周指導次數 每周指導時間（小時） 未指導的周次及原因 無 畢 業(yè) 設 計（論文）工作進度（完成）內容及比重 已完成主要內容（ 30 %） 待完成主要內容（ 70 %） 進展正常 存在問題及解決方案 指導教師意見： 指導教師簽名： 年 月 日 畢業(yè)設計（論文）指導教師審閱意見表 設計（論文）題目 穿戴式機械腿機構設計 穿戴式機械腿機構設計 學生姓名 專業(yè) 班級 指導教師姓名 職稱 得分 指導教師審閱意見： 指導教師簽名： 年 月 日 畢業(yè)設計（論文）評閱人意見表 設計（論文）題目 穿戴式機械腿機構設計 穿戴式機械腿機構設計 學生姓名 專業(yè) 班級 評閱人姓名 職稱 得分 評閱人意見： 評閱人簽名： 年 月 日 畢業(yè)設計（論文）答辯結果表 設計（論文）題目 穿戴式機械腿機構設計 穿戴式機械腿機構設計 學生姓名 專業(yè) 班級 答辯記錄： 答辯小組意見： 得 分 組長簽名 日 期 答辯委員會意見： 指導教師評 分 評閱人評 分 答辯小組得 分 結構分 最終成績 主任簽章 日 期 穿戴式機械腿機構設計 畢業(yè)設計（論文）實習調研報告 學 生 姓 名： 學號： 專 業(yè)： 指 導 老 師： 穿戴式機械腿機構設計 實習論文 3 月 11日，下午 2 點半，揚州大學廣陵學院機械電子工程系組織一次參觀實習活動，我們去的是揚州海昌粉末冶金有限公司。 揚州海昌成立于 2001年 1 月，注冊資本 500 萬，廠房占地 37畝 ,工廠建筑面積 12000平方米。 2013年 6月組建粉末注射 (齒輪箱事業(yè)部。擁有多條標準的粉末冶金生產線，目前貴公司有國內先進的高精度機械式成形機和精整機 60余臺，連續(xù)式的燒結爐，高溫燒結爐，蒸汽處理爐，滲碳爐，深冷設備 10余臺，豐富精密的檢測設備：三次元，投影儀，粗糙度儀，輪廓度儀，金像分析儀等 30余臺。 “誠信經營，精良品質，卓越服務”是貴公司的的企業(yè)宗旨。積極、高效、專業(yè)的人才是他們的成長基石，而同事間則是相互信任、尊重和 坦誠的。貴公司重視科技與人才， 通過斥巨資購買國內外粉末冶金專業(yè)設備，同時培養(yǎng)吸納一批粉末冶金的專業(yè)團隊。貴公司自成立以來，實行嚴密的檢測手段和管理制度，于 2004年 1月通過 000 認證，并在 2011年 10月獲得了 量體系管理證書。 目前貴公司可依照 淮為世界 500強的電動工具，汽車，家電企業(yè)配套，主要生產專業(yè)粉末冶金的各類鐵基、銅基含油軸承、高強度齒輪件及各種結構等零件。 此次半天參觀實習，和去年 4月份去洛陽一拖實習性質 差不多，我們坐校車去該貴公司，路途中，學校老師就跟我們介紹貴公司，我心中十分好奇，真想立馬就到。不到一小時，我們終于到了，迎面撲來的是高端大氣上檔次的廠房，我們能聞到機械原料味道和熟悉的機械工作聲音，相當于導游一樣的貴公司介紹人，開始帶我們去參觀實習。 貴公司介紹人主要帶我們去看了 產設備，檢測設備， 1） 清掃 ：不只是表面，要將犄角旮旯清掃干凈，讓設備、工裝的磨損、噪音、松動、變 形、滲漏等缺陷暴露出來，及時排除 。 2）潤滑：少油、缺脂造成潤滑不良，使設備運轉不正常，部分零件過度磨損、溫度過高造成硬度、耐磨性減低、甚至形成熱疲勞和晶粒粗大的損壞。應定時、定量、定質、及時加油、加脂 。 3）緊固：緊固螺栓、螺母，避免部件松動、振動、滑動、脫落而造成的故障 。 4）堵漏：防止、堵塞潤滑油脂、壓縮空氣、蒸汽、水、冷卻介質、冷氣、熱量泄漏。 有常規(guī)粉末冶金、機加工和精密鑄造方法無法比擬的優(yōu)勢。 （ 1） 能象生產塑料制品一樣生產形狀復雜的小型金屬零件（ 。 （ 2） 制件各部分組織均勻、尺寸精度高、相對密度高（ ≥95% ） 。 （ 3） 表面光潔度好 。 （ 4） 產品質量穩(wěn)定，生產效率高，易于實現大批量、規(guī)?；a。 鐵基合金鋼、不銹鋼、鎳基合金、鎢合金、硬質合金、鈦合金、磁性材料、 細陶瓷等。 變速箱的意思。我覺得主要應用在汽車上，因為學車時，老記得教練說變速箱的東西， 變速箱主要指的是汽車的變速箱，它分為手動、自動兩種 ，手動變速箱 主要由齒輪 和 軸 組成，通過不同的齒輪組合產生變速變矩；而 自動變速箱 力變扭器 、 行星齒輪 和液壓操縱系統(tǒng)組成，通過液力傳遞和齒輪組合的方式來達到變速變矩。功能為：穿戴式機械腿機構設計 一、改變傳動比；二、在發(fā)動機旋轉方向不變情況下，使汽車能倒退行駛；三、利用 空擋 ，中斷動力傳遞，以發(fā)動機能夠起動、怠速，并便于變速器換檔或進行動力輸出 。 看到上面的圖片，不由得想起了機械設計的原理，齒輪 1傳 2,2傳 3，一直往下去，最終推動設備的運動，感覺書上學的，今天能派上用場，感覺好竊喜啊 ! 檢測設備有很多種類，工廠常 用的檢測設備有很多，包括測量設備 卡尺 、 天平 等，另外還有質量檢測分析儀器，材質檢測、包裝檢測設備等也是常見的檢測設備。在包裝環(huán)節(jié)中比較常見的有包裝材料檢測儀、金屬檢測設備、非金屬檢測設備以及無損檢測設備等。 之后，貴廠介紹人帶我們去他們產品分類處，有專門的老師傅給我們介紹，還給我們自己去感受，他們產品主要分類是電動工具類，家電類和汽車類三大類。 汽車類，主要是變速箱，我重點看了家電類，因為這距離自己最短，最貼合實際，老師傅介紹最多的是螺紋，墊片和圓柱銷。 螺紋： 在圓柱或圓錐母體表面上制出的螺旋線形的、具有特定截面的連續(xù)凸起部分。螺紋按其母體形狀分為圓柱螺紋和圓錐螺紋；按其在母體所處位置分為外螺紋、內螺紋，按其截面形狀（牙型）分為三角形螺紋、矩形螺紋、梯形螺紋、鋸齒形螺紋及其他特殊形狀螺紋。 考研那會，看了機械設計，什么外螺紋，內螺紋，對這個映像比較深刻，它的作用是 （ 1）聯(lián)結機件。如：螺栓螺母。（ 2）傳遞動力，并改變運動形式。（將旋轉變?yōu)橹本€）如：臺虎鉗，絲杠千斤頂，機床工作臺的運動，外徑千分尺等。 墊片（ 兩個物體之間的 機械密封 ，通常用以防止兩個物體之間受到壓力、腐蝕、和管路自然地熱脹冷縮泄漏。由于機械加工表面不可能完美，使用墊片即可填補不規(guī)則性。墊片通常由片狀材料制成，如墊紙， 橡膠 ，硅橡膠，金屬，軟木， 毛毯 ，氯丁橡膠，，玻璃纖維或塑料聚合物（如聚四氟乙烯 ）。特定應用的墊片可能含有 石棉 。 墊圈（ 薄板（通常圓型）的一個漏洞（通常在中間）通常是用于分配的負荷線程 緊固件 。其他用途是作為間隔，彈簧（ 貝爾維爾 墊片，波墊片） ，耐磨墊，預顯示裝置，鎖裝置。橡膠 墊圈 也用在水龍頭（ 閥門 ）以切斷流動的液體或氣體。橡膠或硅墊片 也可使用，以減少風扇的振動。通常墊片外徑是內徑的兩倍左右 。 墊圈的作用主要有減壓、增加摩擦、密封、減震、固定等五大作用。 圓柱銷 主要用于定位，也可用于連接，他依靠過盈配合固定在銷孔內。圓柱銷用于定位是通常不受載荷或者受很小的載荷，數量不少于兩個，分布在被連接件整體結構的對稱方穿戴式機械腿機構設計 向上，相距越遠越好，銷在每一被連接件內的長度約為小直徑的 1~2倍。 圓柱銷也有普通圓柱銷、內螺紋圓柱銷、螺紋圓柱銷、帶孔銷、彈性圓柱銷等幾種。 圓柱銷也可以做軸用，一個直軸也可以做圓柱銷，甚至是定心銷。那么軸 和銷的區(qū)別是什么呢？軸可以用來傳遞扭矩，承受彎矩和扭矩，圓柱銷用來定位，承受擠壓力和剪切力。某種意義上來說（如小型設備），圓柱銷也可以做軸用。 雖然就短短的 2 小時，感受到機械發(fā)展真是快，那全自動的設備，真是高大上，還有許多專業(yè)術語不是太懂，不過，回來可以請教老師，編程，畫圖 ,操作，我要學精，我感覺這三方面最為重要。 穿戴式機械腿機構設計 I 中文摘要 本論文研究穿戴式機械腿機構。穿戴式機械腿是一種典型的人機一體化系統(tǒng)，該機構是一種穿戴于人體腿部幫助有下肢乏力的患者進行康復治療的機械結構。本文在人 本機構在較好的穿戴位形下依靠人體的運動信息控制穿戴式機器人，在運動過程中提高人機步態(tài)的一致性，達到更好的康復治療的目的。 論文分析了國內外研究現狀，了解了國內外相關研究的背景情況、研究進展和未來的發(fā)展問題，總結了下肢康復機器人研究中還存在的問題，進而確定了本文的主要研究內容及所需 解決的關鍵問題。 本文確定了下肢康復機器人機構的自由度，對機構進行了關節(jié)布位，通過自由度的分析對人 而確定了骨骼 人體骨骼模型的基礎上，提出了一種機構構型方案。對人 析了人 此基礎上分別對人體下肢骨骼模型和這種機構構型進行了三維模型設計。 關鍵詞 :康復機器人 ,人 機構設計 穿戴式機械腿機構設計 is a it is on of a to of In to on of It of of to a of at of to be OF of of in do on of on of of On of by 穿戴式機械腿機構設計 目 錄 中文摘要 ..........................................................................................................................................................................................................................................一章 緒論 ............................................................................................................究背景 .................................................................................................................肢康復機器人概況 ................................................................................... 康復機器人研究歷史 ................................................................................ 下肢康復機器人分類 ............................................................肢康復機器人的研究現狀 .............................................................................. 國外研究現狀 ...................................................................................... 國內研究現狀 .................................................................................;....肢康復機器人研究存在的問題 .......................................................題意義及主要研究內容 ..............................................................................二章 穿戴式機械腿機構運動分析 .................................................言 .................................................................................................體下肢生物骨骼模型 ..................................................................................骼的運動與下肢關節(jié) ........................................................................三章 穿戴式機械腿機構 設計 ......................................................戴式機械腿設計 ...................................................................................... 三維模型設計 ...................................................................................... 膝關節(jié)、踝關節(jié) 及腳部設計 .......................................................................... 下肢連接器 .......................................................................................... 大小腿彈簧助力器及保護 .......................................................... 下肢骸部設計 ........................................................................................ 腿部固定 ...........................................................................................四章 強度校核 ........................................................................................節(jié)旋轉連接器受力分析 ....................................................................戴式機械腿機構設計 設計總結 ............................................................................................考文獻 ..............................................................................................謝 ....................................................................................................戴式機械腿機構設計 1 第一章 緒論 究背景 我國已經進入老齡化社會，老齡化問題逐漸得到關注?！?2009年度中國老齡事業(yè)發(fā)展統(tǒng)計公報》稱， 2009 年我國 60 歲及以上老年人口己達到 ，占總人口的 到 2015年我國 60歲及以上老年人口將達到 ，約占總人口的 在老齡人群中有大量的腦血管疾病或者神經系統(tǒng)疾病患者，其中以腦卒中患者居多，而這類患者多數會留下偏癱等癥狀。另外，近十年來我國各類交通運輸工具的保有量迅速增長，因交通事故造成身體損傷的人數每年超過30 萬人。據統(tǒng)計，我國目前有 8296 萬殘疾人，有 康復需求的接近 5000 萬，每年因車禍、疾病等原因新增的殘疾人數量達 100多萬。醫(yī)學理論和臨床醫(yī)學證明，這類患者除了早期的手術治療和必要的藥物治療外，正確的、科學的康復訓練對于肢體運動功能的恢復和提高起到非常重要的作用。 由于腦的可塑性，醫(yī)學上通常是通過重復的、特定任務的訓練讓患者進行足夠的重復性活動，從而使重組中的大腦皮質通過深刻的體驗來學習和儲存正確的運動模式。減重活動平板步行訓練的治療方法就是基于上述原理對患者進行訓練并且取得了良好的臨床效果，成為下肢康復醫(yī)療采用的主要方法。訓練采用懸吊式減重器 和活動平板 (醫(yī)用跑步機 )配合工作來協(xié)助患者完成步行動作。其懸吊裝置可以不同程度地減少患者上身體重對下肢的負荷，患者在康復治療師的幫助下借助于運動平板進行康復訓練。訓練過程中一般需要兩名治療師相互協(xié)調，一名治療師在患者側面幫助并促進患者側下肢擺動，確定腳跟先著地，防止出現膝關節(jié)過伸，保證兩腿站立時間與步長對稱 ;另一名治療師站在患者身后，促進重心轉移至負重腿上，保證骸屈伸、骨盆旋轉和軀干直立。減重步行訓練可以獲得較為理想的肢體功能恢復效果，但是這種治療師對患者“手把手”式的訓練方式存在一些問題。 首先， 一名患者需要兩名治療師進行運動訓練，效率低下，并且由于治療師自身的原因，可能無法保證患者得到足夠的訓練強度，而且治療效果會受到治療師自身經驗和水平的影響。 其次，不能精確控制和記錄訓練參數 (運動速度、軌跡、強度等 )，不利于治療方案的確定和改進 ;不能記錄描述康復進程的各種數據，康復評價指標不夠客穿戴式機械腿機構設計 2 觀 ;無法建立訓練參數和康復指標之間的對應關系，不利于對患者神經康復規(guī)律進行深入研究。 再有，不能向患者提供實時直觀的反饋信息，訓練過程缺乏吸引力，患者多為被動接受治療，參與治療的主動性不夠。 可以看出，單純依靠治療師進行康復訓練，無疑會制約康復訓練效率的提高和方法的改進。因此，開拓更加廣泛的康復訓練手段和進一步提高康復效率是解決患者運動功能障礙的當務之急。而突破這個問題的關鍵在于科學技術的創(chuàng)新，下肢康復機器人技術的發(fā)展和運用解決了這個問題。首先，機器人不存在“疲倦”的問題，能夠滿足不同患者對訓練強度的要求 ;其次，機器人可以將治療師從繁重的訓練任務中解放出來，而專注于制定治療方案、分析訓練數據、優(yōu)化訓練內容并改進機器人的功能 ;再次，機器人可以客觀記錄訓練過程中患者患肢的位置、方向、速度以及 肌力恢復狀態(tài)等客觀數據，供治療師分析，以評價治療效果 ;更進一步，機器人所記錄下的詳細數據，使得治療師有可能從中發(fā)現數據與治療結果之間的對應關系，從而有可能深入了解中樞神經康復的規(guī)律 ;還有，使用機器人技術可以通過多媒體技術為患者提供豐富多彩的訓練內容，使患者能夠積極參與治療，樹立康復信心，并及時得到治療效果的反饋信息 ;最后，機器人治療技術使得遠程治療和集中治療 (一名治療師同時為幾名患者提供指導 )成為可能，通過將成熟的產品推廣應用，最終使所有的患者受益。 肢康復機器人概況 康復機器人是康復醫(yī)學和 機器人技術的完美結合，人們不再把機器人當作輔 助患者的工具，而是把機器人和計算機當作提高臨床康復效率的新型治療工具。 下肢康復機器人是目前康復機器人研究領域的一個主要研究對象。它主要用 于輔助患有腦血管疾病或神經系統(tǒng)疾病的患者進行下肢的康復訓練，幫助他們重 獲步行能力。它可以在專業(yè)的醫(yī)療機構甚至在家中使用，使患者獲得更強的獨立 生活能力，并能相當大的提高他們的生活質量。在過去的幾年中，下肢康復機器 人在世界各國己經有了很大的發(fā)展并取得了相當多的成果，一些企業(yè)在其技術開 發(fā)及投資方面有了很大的投入，下肢 康復機器人技術正在向產業(yè)化和普及化發(fā)展。 復機器人研究歷史 第一次嘗試把為殘疾人服務的機器人系統(tǒng)產品化是在 20世紀的 60年代到 穿戴式機械腿機構設計 3 70年代，實踐證明這些嘗試都失敗了。失效原因主要有 2個方面 :其一是設計 的不理想，尤其是人機接口 ;另一個不是技術的原因，而是因為單價太高導致了 康復機器人產品化的失敗。 20世紀 80年代是康復機器人研究的起步階段，美國、荷蘭和瑞士在康復機 器人方面的研究處于世界領先地位。 90年代以來，全世界己有超過 20所大學的 實驗室及康復醫(yī)療機構相繼開展了基于機電結合機器人技術的下肢康復訓練系 統(tǒng)的研制和實驗研究工作。 首先在機械手方面取得了一定的成就。 1993年， . 手”的系統(tǒng) (如圖 1圖，用來對一只手功能受損的患者進行康復訓練。這種雙手物理治療輔助機器包括兩個置于桌面上可繞轉軸轉動的夾板狀手柄，其中一個手柄下端連接在驅動電機上，電機可以輔助患者完成動作。 1995年， . 如圖 1來訓練患者用雙手將物體舉起這一動作。該設備為兩自由度連桿結構，當患者雙手握住手柄將其舉起時，設備既可測量被舉物體的垂直位置及傾斜角度參數，也可以在左手 (患側手 )無法產生足夠大的力時 予以輔助，機器所施加的力可以按患者的需要改變，從而保持上舉動作的平衡。 圖 1 -物體