摘要：目前市面上的青少年背包主要通过肩部来进行载荷,而忽略了腰部载荷的作用。背包长期负重不当会影响脊柱生长。为了平衡肩部、腰部和臀部的载荷,设计一种通过臀部带和弹性杆结构改变重力传递方式的减重背包。首先对人体背包进行生物力学分析,提出设计方案;然后借助ADAMS对传统背包与减重背包在平地、上坡、下坡3种路况下进行人体肩部、腰部和臀部载荷的动力学仿真,并利用MATLAB对2种背包的肩部、腰部和臀部的力矩进行分析。结果表明减重背包减轻了肩部6.1%和腰部5.4%力矩;减重背包肩部力矩与腰臀部合力矩的比值是4.17,而传统背包的比值是6.58。减重背包减少了肩部和腰部的载荷,同时发现肩部力矩与腰、臀部合力矩的比值越小,转移到臀部的力矩越大,背包的平衡性越好,表明了减重背包优于传统背包。

摘要：目的为了满足马桶座圈造型美观性与使用舒适性的两者要求,提出一种将造型设计与有限元分析相融合的综合设计方法。方法首先根据感性工学原理归纳出马桶座圈造型的设计要素,初步设计了8种马桶座圈的造型方案,并采用语义差异法对各个方案进行美观性感性意向评估,挑选了4种偏向于美观的造型方案,同时与人体模型装配进行有限元分析,以获取人体与马桶座圈之间的接触压力,然后使用层次分析法对设计方案的均值与压力数值进行综合评估,得出最优设计方案,最后通过30名测试者对最优设计方案进行实验测试。结论实验测试的结果与有限元分析的结果近乎吻合,表明了运用感性工学与有限元分析的综合设计方法,可以有效地帮助设计师设计出造型美观且使用舒适的产品,为相关的设计研究提供了参考指导。

摘要：本文设计了一种无源髋关节四自由度助力外骨骼,既帮助搬运人员减少髋关节受力,又增加髋关节外展/内收的活动范围。首先对搬运姿势进行生物力学分析,然后提出外骨骼方案,选择省力材料。再通过ADAMS动力学仿真分析髋关节所受力矩的变化,验证3种材料的省力程度;接着静力学分析3种弹性杆材料的强度;再研究较小工况下装置省力程度;最后运用CATIA人机工学模块分析髋关节二、四自由度搬运姿势时人体的舒适度。仿真结果表明了本文设计的外骨骼装置有突出的省力效果,所选材料的省力范围为搬运5~25 kg重物时省力约63%,同时又有较高的舒适度,为后续外骨骼研究提供有效方案。

摘要：目的基于人体坐立转换运动轨迹设计一种符合人机工程学的如厕辅助装置,以提高老年人如厕的安全性和舒适性。方法2020年10月至11月,使用惯性测量单元对12例健康受试者进行坐立转换试验,获取不同速度下运动轨迹,并与现有研究的运动轨迹在0°、10°、20°、30°和40°倾角坐姿下进行马桶座圈有限元压力比较,以及站立后平衡分析。20例20~60岁的健康人采用本装置进行如厕体验。结果在4个倾角坐姿下,本研究运动轨迹对马桶座圈的压力小于现有研究的运动轨迹;坐立转换过程中,质心轨迹的垂直投影位于压力中心范围内,满足站立平衡条件。如厕体验多数指标为满意以上。结论提出一种新的坐立运动轨迹,基于该运动轨迹设计的如厕辅助装置平稳舒适。

摘要：康复机器人关节的驱动方式和结构设计对控制性能和成本影响较大。提出并验证一种具有低成本、结构紧凑特点和关节动态力矩检测功能的机械设计,并此基础上设计了一款简洁的轻质可穿戴双侧四自由度上肢外骨骼。为了验证驱动关节和整体外骨骼设计的有效性,对其结构设计进行了阐述,并对其分别进行了运动学和动力学建模,通过Matlab对终端活动范围进行了仿真,并对样机的单关节和整体性能进行了测试,实验数据显示这种驱动关节和康复机器人设计表现出较好的控制性能,有良好的研究前景。

摘要：针对康复机器人大多体积庞大,应用于医院时不便于移动,为实现康复机器人的家用与便携化,设计了一种新型便携式二自由度腕关节康复机器人.该机器人采用气动肌肉对驱动的方式完成辅助患者腕部屈/伸的康复训练,采用微型电机驱动腕部摇摆功能的运动训练.最后,对所设计的装置进行了运动学分析与Matlab仿真,验证了设计方案的可行性.

摘要：采用STM32F107作为控制器,RehaStim刺激器作为刺激源,完成了腕关节康复机器人控制器电路的设计、下位机程序的编写和PC机界面程序的实现.下位机控制电极选通,获取传感器信息.上位机通过串口发送指令,控制阵列电极选通,设置传感器采样速率,并通过摄像头保存实验过程图像信息,用于理论分析.提出的功能性电刺激阵列电极系统不仅能预防肌肉萎缩,而且能选择性激活腕关节对应的肌肉,从而调制患者腕关节刚度,为患者采用腕关节康复机器人训练提供保障.4×6阵列电极系统能独立控制每个靶点的刺激参数,实现腕关节目标肌肉选择性刺激.

摘要：为了满足下肢康复外骨骼造型美观化与结构轻量化的双重要求,提出一种造型设计与结构优化互补的综合设计方法。运用感性工学理论和设计美学原则,归纳出下肢康复外骨骼造型设计的一般特征,并应用于下肢康复外骨骼的造型设计中,然后采用7点标度的语义差异量表挑选造型方案。为了验证造型方案结构的合理性,利用SolidWorks软件对优选方案进行三维建模和有限元分析,同时在不改变优选方案造型轮廓美观性的基础上,使用拓扑优化方法对其进行轻量化设计。最终设计得到的造型方案不论是在造型美观性方面还是结构性能方面都比较突出,表明了该方法的有效性。

摘要：为提高外骨骼机器人的使用舒适性,从用户体验角度,结合诺曼提出的3层次理论研究了影响外骨骼机器人舒适性的因素,从而得到操作便利性、运动匹配性、受力均匀性、外形适应性4个评价标准。在此基础上构建了外骨骼机器人舒适性评价指标体系,采用模糊层次分析法建立了外骨骼机器人舒适性综合评价模型。以上肢外骨骼康复机器人为例,设计了5级李克特量表进行问卷调查,对原型机进行了综合定量评估,发现手臂支撑和后背造型的舒适性较差,然后对其进行改进设计,提升外骨骼机器人用户体验的整体舒适性,为外骨骼机器人舒适性定量测评提供参考依据。

摘要：为研究二阶多智能体系统的多追踪问题,同时考虑通信时滞存在的情况,提出了一个仅采用相对位移信息的间歇控制协议。智能体的信息在传输之前,通过随机量化的方法进行量化。基于代数图理论、随机量化和稳定性理论,得到了实现多追踪的一些充分必要条件。为了克服通信带宽的限制,在信息传输前,采取随机量化的方案量化智能体的信息。因此,对于研究二阶多智能体系统的一致性问题来说,与连续数据相比,采样数据是更实际的来源。实例分析表明在所提出的控制协议下,被控系统能有效的追踪期望轨迹。