工業(yè)生產過程中,站姿是最適合工作的姿勢。然而,長時間站立常常引發(fā)工人的疲勞與不適,帶來職業(yè)性肌肉骨骼疾患。美國勞動統(tǒng)計局2014年度報告顯示,WMSDs在工傷和職業(yè)性疾病中約占32%,每年都會造成數十億美元的經濟損失,因此降低職業(yè)性肌肉骨骼疾患風險對于職業(yè)安全和健康領域來說是一個國際化的挑戰(zhàn)。通過對站姿狀態(tài)下人體下肢肌肉骨骼發(fā)力與易損情況的研究,本文發(fā)現,長時間站立會對膝關節(jié)造成較大壓力,使比目魚肌、腓腸肌、股外側肌產生疲勞,然而坐姿狀態(tài)下就不容易產生這些問題。因此本文希望能夠設計一種下肢助力穩(wěn)定器,讓用戶隨時隨地地“坐”,同時又不影響用戶的正常行動能力。本文的研究過程如下:1、通過調研明確下肢助力穩(wěn)定器設計方向:本文對人體下肢進行了解剖學和生物力學上的研究,結合設計概念的發(fā)散與相關專利調研,認為解決隨時“坐”的問題,采用機械限位的無源下肢外骨骼是最好的解決方案。當用戶穿戴穩(wěn)定器進行行走時,穩(wěn)定器不會影響用戶的正常行動能力,當用戶下蹲至一定程度后,穩(wěn)定器通過自身的限位結構實現剛性連接,支撐用戶輕松保持蹲坐的姿勢。2、結合結構、功能設計對下肢助力穩(wěn)定器進行整體設計呈現:本文的設計呈現從實... 

【文章頁數】：137 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 課題研究背景
        1.1.1 肌肉骨骼疾患
        1.1.2 工作姿勢與WMSDs
    1.2 課題研究的目的與意義
        1.2.1 課題研究的價值
        1.2.2 技術難點分析
    1.3 論文研究內容
第2章 下肢行走輔助裝備研究現狀
    2.1 有源外骨骼機器人研究現狀
        2.1.1 國內外研究現狀
        2.1.2 控制策略研究現狀
    2.2 無源外骨骼機器人研究現狀
        2.2.1 國內外研究現狀
        2.2.2 無源驅動器應用形式
    2.3 現有產品與相關專利調研
        2.3.1 功能近似產品調研
        2.3.2 相關專利調研
    2.4 本章小結
第3章 下肢生物力學研究
    3.1 下肢解剖學基礎
        3.1.1 下肢骨
        3.1.2 下肢關節(jié)
        3.1.3 下肢肌肉
    3.2 坐立轉移過程生物力學分析
        3.2.1 OpenSim分析結果
        3.2.2 數據分析與損傷預測
    3.3 本章小結
第4章 產品設計初步規(guī)劃
    4.1 產品形態(tài)探討
        4.1.1 產品形態(tài)發(fā)散
        4.1.2 產品形態(tài)收斂
    4.2 人機工程學設計
        4.2.1 人性化尺度設計
        4.2.2 人性化交互設計
        4.2.3 人性化外觀設計
    4.3 產品結構選擇
        4.3.1 角度限制——可調卡盤
        4.3.2 距離限制——氣缸
    4.4 力學可行性分析
    4.5 本章小結
第5章 半蹲姿助力穩(wěn)定器產品設計
    5.1 功能型結構框架構建
        5.1.1 助力穩(wěn)定器結構框架設計
        5.1.2 結構框架有限元分析
    5.2 產品設計方案規(guī)劃
        5.2.1 產品設計意向圖
        5.2.2 產品設計草圖表現
    5.3 產品設計效果呈現
        5.3.1 整體產品效果
        5.3.2 裝配結構設計
        5.3.3 產品LOGO設計
    5.4 產品原型打樣
    5.5 本章小結
第6章 半蹲姿助力穩(wěn)定器設計驗證
    6.1 產品驗證
        6.1.1 穿戴前試用實驗
        6.1.2 穿戴后試用實驗
    6.2 人機驗證
        6.2.1 易用性驗證
        6.2.2 舒適性驗證
        6.2.3 適應性驗證
    6.3 功效驗證
        6.3.1 肌電實驗驗證
        6.3.2 肌肉疲勞度數據分析
    6.4 本章小結
第7章 設計衍生思考
    7.1 設計與安全感探討
        7.1.1 蹲坐運動軌跡分析
        7.1.2 設計優(yōu)化方向探討
    7.2 設計與環(huán)境探討
    7.3 設計與衍生性探討
        7.3.1 助力契機挖掘
        7.3.2 設計優(yōu)化方向
    7.4 本章小結
第8章 產品評價與展望
    8.1 課題意義
        8.1.1 實際意義
        8.1.2 創(chuàng)新點
    8.2 設計優(yōu)化方向
    8.3 應用前景
    8.4 本章小結
參考文獻
附件
    下肢助力穩(wěn)定器人機驗證實驗問卷
    下肢助力穩(wěn)定器實驗相關定義
攻讀碩士學位期間主要的研究成果
致謝


【參考文獻】：
期刊論文
[1]某市制造業(yè)流水線作業(yè)工人職業(yè)性肌肉骨骼疾患與職業(yè)安全行為的關系[J]. 周郁潮,鄭海英,劉浩中,潘文娜,馮簡青,劉新霞.  中華勞動衛(wèi)生職業(yè)病雜志. 2018 (07)
[2]職業(yè)性肌肉骨骼疾患危險因素量化分析方法[J]. 吳磊,王帥,廖浩然,吳清明,朱長才,郭振中.  中華勞動衛(wèi)生職業(yè)病雜志. 2018 (04)
[3]人體下肢行走運動特征及肌肉肌腱參數研究[J]. 秦戈郁,秦現生,張順琦,白晶,王戰(zhàn)璽.  載人航天. 2017(06)
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[8]可穿戴設備交互設計研究[J]. 孫效華,馮澤西.  裝飾. 2014(02)
[9]基于人性化設計理念的醫(yī)療器械設計研究[J]. 袁和法.  機械設計. 2013(12)
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博士論文
[1]新疆護理人員職業(yè)性肌肉骨骼疾患現狀與干預的研究[D]. 顏萍.新疆醫(yī)科大學 2017
[2]柔性穿戴式搬運輔助裝備人機工程設計與評價研究[D]. 高增桂.浙江大學 2016

碩士論文
[1]汽車裝配工人局部肌肉骨骼損傷及表面肌電特征研究[D]. 王會寧.中國疾病預防控制中心 2012
[2]日常用品的易用性研究[D]. 劉彬.福建師范大學 2008



本文編號：3703815