開題報告-機(jī)械外骨骼系統(tǒng)設(shè)計

普通本科畢業(yè)設(shè)計開題報告課題名稱機(jī)械外骨骼系統(tǒng)設(shè)計學(xué)院專業(yè)班級學(xué)號姓名指導(dǎo)教師教研室主任院長2022年4月1日

1.綜述本課題國內(nèi)外研究動態(tài)，說明選題的依據(jù)和意義在現(xiàn)代化的告訴發(fā)展上，很多的機(jī)械化的設(shè)備都實現(xiàn)了很廣泛的發(fā)展，但是在機(jī)械外骨骼系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計上，很少實現(xiàn)了和醫(yī)學(xué)和工學(xué)的相互結(jié)合。所以在實現(xiàn)越來越多的體力勞動上，輔助康復(fù)過程中，對人體的身體調(diào)節(jié)的過程是很重要的，并隨著現(xiàn)代化技術(shù)的發(fā)展，人們在輔助康復(fù)中的行走不斷的得到了人們的關(guān)注和制造生產(chǎn)上的重視。同時在城市化的不斷的發(fā)展上，在輔助行走中很難得到很好的休息，所以在本次的設(shè)計上，針對在輔助康復(fù)和休息上進(jìn)行設(shè)計，體現(xiàn)出在設(shè)計上的工學(xué)結(jié)構(gòu)設(shè)計的原理，實現(xiàn)在輔助康復(fù)過程中和休息上的身體工學(xué)結(jié)構(gòu)設(shè)計的功能，最大程度上降低人們在工作上的疲勞強(qiáng)度。在機(jī)械外骨骼系統(tǒng)的設(shè)計，是通過基于人機(jī)工程學(xué)原理，利用計算，分析機(jī)械外骨骼系統(tǒng)的安全系數(shù)分布，進(jìn)行開展對外骨骼的設(shè)計結(jié)構(gòu)上的應(yīng)力分析，實現(xiàn)滿足人們在實際的工作上達(dá)到對人的行走和輔助支撐上的一種調(diào)節(jié)過程，滿足對人體行走上的基本分析要求，實現(xiàn)對腰部的保護(hù)和四肢的保護(hù)的作用。使得設(shè)計的結(jié)構(gòu)中的中心偏向于腳輪的中心位置，實現(xiàn)在設(shè)計上的基本指標(biāo)要求，滿足在設(shè)計中的結(jié)構(gòu)設(shè)計傳動要求，實現(xiàn)在結(jié)構(gòu)設(shè)計上的穩(wěn)定性和可靠性。由于現(xiàn)代化的輔助行走中，人們在工作上是標(biāo)繁忙的，所以在四肢的運動和長期久坐的情況下，會更加的容易造成行走上的不便，特別是在年齡比較大的老年人上發(fā)展的更是比較高。能夠?qū)崿F(xiàn)在長期久坐的時候?qū)θ说纳眢w實現(xiàn)調(diào)節(jié)的功能，實現(xiàn)在保護(hù)腰部和四肢的作用，是非常重要的。這樣的結(jié)構(gòu)設(shè)計可以在實際的工作上降低工作的疲勞強(qiáng)度，增加工作的效率，提高身體的素質(zhì)。使得人們在輔助行走中進(jìn)行行走的情況下實現(xiàn)對身體脊椎的自然調(diào)節(jié)，達(dá)到工學(xué)機(jī)械外骨骼系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)整的過程，在長期的工作上避免會出現(xiàn)脊椎酸痛的不利情況。所以在這次的設(shè)計上，總的來說，進(jìn)行一個好的人體工學(xué)的分析，實現(xiàn)在工程結(jié)構(gòu)設(shè)計上對機(jī)械外骨骼系統(tǒng)進(jìn)行滿足身體需求的結(jié)構(gòu)設(shè)計，可以更好的先在結(jié)構(gòu)設(shè)計上的適合程度，滿足適合人體需求的運動肌理。在結(jié)構(gòu)設(shè)計上，選擇合適的材料，滿足合適的設(shè)計特點，注重外觀質(zhì)量的設(shè)計，提高外觀的美規(guī)程度，注重彈力結(jié)構(gòu)形式的設(shè)計，符合在力學(xué)分析上的工學(xué)原理，達(dá)到時代感的設(shè)計要求。在總體結(jié)構(gòu)的布置上，需要考慮結(jié)構(gòu)設(shè)計的實用性要求，從人體工學(xué)的角度上出發(fā)，設(shè)計的結(jié)構(gòu)要求滿足人體工學(xué)的基本結(jié)構(gòu)設(shè)計的要求。達(dá)到的實際的輔助康復(fù)上的使用的實用性基本要求，體現(xiàn)出在對機(jī)械外骨骼系統(tǒng)的設(shè)計上能夠有效的降低人的疲勞和提高生理狀況等有利的健康設(shè)計要求。2.研究的基本內(nèi)容，擬解決的主要問題基于人體工學(xué)機(jī)械外骨骼系統(tǒng)的發(fā)展趨勢，在未來的發(fā)展中，可能會因為另個方面的科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，使得人體工學(xué)機(jī)械外骨骼系統(tǒng)往更加先進(jìn)，更加智能化的方向上發(fā)展。隨著現(xiàn)代醫(yī)學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，對人體機(jī)能的研究越來越深入，一些符合人體的機(jī)械結(jié)構(gòu)也將不斷的得到發(fā)展，結(jié)合醫(yī)學(xué)的研究結(jié)構(gòu)，更好的將醫(yī)學(xué)研究的問題在機(jī)械外骨骼系統(tǒng)的設(shè)計上進(jìn)行解決。（1）、實現(xiàn)機(jī)械外骨骼系統(tǒng)的多樣化的特點可以在醫(yī)院治療的角度上對機(jī)械外骨骼系統(tǒng)附加一些特殊的功能，比如自動按摩、自動調(diào)整角度、自動根據(jù)需求變動、自動電機(jī)傳動等先進(jìn)的自動化功能，解決辦公上的更多智能化問題。（2）、舒適的人體工學(xué)原理和外觀對機(jī)械外骨骼系統(tǒng)的曲面建模和異性設(shè)計上，通過軟件可以更加準(zhǔn)確的分析出機(jī)械外骨骼系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式，滿足人體工學(xué)的最佳要求。（3）、實現(xiàn)自動化程度的電子信息化。在我國機(jī)械設(shè)計和機(jī)電一體化的過程中，結(jié)合電子信息元素的內(nèi)容，實現(xiàn)自動化控制，達(dá)到自動滿足人體位置的變形內(nèi)容。（4）、更好的提升機(jī)械外骨骼系統(tǒng)材料的性能，降低生產(chǎn)制造的成本。將機(jī)械外骨骼系統(tǒng)的設(shè)計更加的優(yōu)化，實現(xiàn)機(jī)械外骨骼系統(tǒng)的先進(jìn)性的電子信息化發(fā)展。3.研究步驟、方法及措施在本文的設(shè)計上，通過查閱相關(guān)的設(shè)計文獻(xiàn)，了解國內(nèi)外的機(jī)械化外骨骼的發(fā)展趨勢和發(fā)展的過程，在本次的設(shè)計上完成以下的設(shè)計目標(biāo)和設(shè)計的過程：①在結(jié)構(gòu)設(shè)計上遵循模仿人體的結(jié)構(gòu)形式，設(shè)計外骨骼總體結(jié)構(gòu)形式的方案，實現(xiàn)參照人體運動結(jié)構(gòu)的形式實現(xiàn)對結(jié)構(gòu)總體的設(shè)計，完成傳動部件的設(shè)計和驅(qū)動結(jié)構(gòu)形式的設(shè)計，提高使用人群的適應(yīng)性要求。②在機(jī)械外骨骼的設(shè)計上，實現(xiàn)個關(guān)節(jié)在傳動上的靈活度，達(dá)到在結(jié)構(gòu)設(shè)計膝關(guān)節(jié)傳動設(shè)計，固定結(jié)構(gòu)的設(shè)計，髖關(guān)節(jié)的設(shè)計和實現(xiàn)運動上的自由度要求，達(dá)到確保運動的形式和人的運動上具有相同的運動機(jī)制。，在使用上不限制人體的運動方式，又確保了人體在運動上的安全性能；③設(shè)計的機(jī)械化外骨骼結(jié)構(gòu)能夠適應(yīng)在不同的環(huán)境下使用，實現(xiàn)對還原有一個很好的實用性要求，滿足在驅(qū)動系統(tǒng)的設(shè)計上實現(xiàn)重量輕，體積小和供電結(jié)構(gòu)設(shè)計合理的情況，符合在足夠大的力矩和扭矩下實現(xiàn)傳動的過程和輔助人體運動的過程，達(dá)到在傳動上很好的散熱結(jié)構(gòu)形式的設(shè)計；④在膝蓋的結(jié)構(gòu)設(shè)計上，需要滿足在設(shè)計上的鎖止過程，達(dá)到在結(jié)構(gòu)的設(shè)計上能很好的滿足和實現(xiàn)人體的基本需求和更好的控制的過程，達(dá)到在設(shè)計上的確定定和可靠性要求。4.工作進(jìn)度（1）應(yīng)用現(xiàn)場實習(xí)實踐、查閱中、外文資料、英文翻譯：第3周前完成；（2）設(shè)計方案論證與確認(rèn)，編寫開題報告：第4周前完成；（3）計算分析及結(jié)構(gòu)設(shè)計、繪制圖紙：第9周前前完成；（4）編寫設(shè)計說明書、準(zhǔn)備答辯匯報材料：第10周前完成。5.參考文獻(xiàn)[1]宋吉來，俞建成等．輪槳腿一體化兩棲外骨骼控制系統(tǒng)設(shè)計［J］．北京：微計算機(jī)信息．2009.[2]張毅剛，趙光權(quán)，孫寧等.TMS320LF240X系列DSP原理、開發(fā)與應(yīng)用[D].哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社.2006.[3]熊新民，曹毅等．外骨骼運動關(guān)節(jié)集成驅(qū)動控制器研究［J］．北京：微計算機(jī)信息．2009.[4]高峰,馮培恩,高宇,周波,張強(qiáng).外骨骼液壓傳動的伺服控制策略.北京：液壓與氣動.2002.[5]廖萬輝，李琳等．基于機(jī)器視覺的工業(yè)外骨骼定位系統(tǒng)［J］．北京：微計算機(jī)信息．2009.[6]程憲平.機(jī)電傳動與控制.北京：華中科技大學(xué)出版社.2003.[7]郭仁生.機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ).北京：清華大學(xué)出版社.2001.[8]張群生.液壓與氣動傳動.北京：機(jī)械工業(yè)出版社.2007.[9]液壓總綱.北京：國防工業(yè)出版社.2007.[10]電力拖動控制系統(tǒng).北京：清華大學(xué)出版社.2003.[11]機(jī)械制造專業(yè)畢業(yè)設(shè)計指導(dǎo).北京：化學(xué)工業(yè)出版社.2007.[12]王承義.抓取物體機(jī)械手及其應(yīng)用.北京：機(jī)械工業(yè)出版社.1981.[13]朱龍根.機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計.北京：機(jī)械工業(yè)出版社.2004.[14]左健昆.液壓與氣壓傳動.北京：機(jī)械工業(yè)出版社.2005.[15]孔玉安.液壓技術(shù)在工程中的應(yīng)用.江蘇科學(xué)技術(shù)出版社.1986.[16]孫志禮.機(jī)械設(shè)計.沈陽：東北大學(xué)出版社.2000.[17]BahiaKelkoul,AbdelmadjidBoumediene

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