本文關(guān)鍵詞：下肢外骨骼機(jī)器人結(jié)構(gòu)可拓設(shè)計(jì)與仿真研究

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【摘要】：下肢外骨骼機(jī)器人(LEER)是一種用于支撐人體重量、提高人體運(yùn)動(dòng)能力和節(jié)約人體體力的服務(wù)型機(jī)器人。與其他機(jī)器人不同,LEER必須在人穿戴的情況下才能實(shí)現(xiàn)它的作用。隨著機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展,國(guó)內(nèi)外對(duì)LEER的研究越來(lái)越得到重視,該裝置也成為了多數(shù)國(guó)家戰(zhàn)略性研究項(xiàng)目。本文首先分析了LEER研究領(lǐng)域存在的關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題,提出了一種融入Kano需求模型與動(dòng)力學(xué)設(shè)計(jì)原理的新的可拓設(shè)計(jì)方法。將該方法應(yīng)用到LEER結(jié)構(gòu)的概念設(shè)計(jì)中,體現(xiàn)了可拓設(shè)計(jì)方法在產(chǎn)品設(shè)計(jì)上定性與定量分析相結(jié)合的優(yōu)勢(shì)。本文的主要研究工作及創(chuàng)新點(diǎn)如下：1.首次將可拓設(shè)計(jì)方法應(yīng)用到LEER結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)領(lǐng)域,用可拓設(shè)計(jì)方法的形式化模型描述對(duì)象,用可拓變換方法來(lái)解決設(shè)計(jì)中的矛盾問(wèn)題,對(duì)于LEER結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)常用的靜態(tài)仿生設(shè)計(jì)與動(dòng)力學(xué)模擬方法而言,具有可操作性強(qiáng)、便于軟件化的優(yōu)勢(shì)；2.應(yīng)用Kano需求模型對(duì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)的潛在用戶需求進(jìn)行分析與分類,結(jié)合專家意見(jiàn),能更加直觀的得到不同需求在用戶心目中的滿意度,為進(jìn)一步的產(chǎn)品設(shè)計(jì)提供了數(shù)據(jù)支撐,也為可拓設(shè)計(jì)方法的拓展分析與可拓變換提供了客觀參考,減少了變換的冗余率；3.將動(dòng)力學(xué)設(shè)計(jì)原理融入到可拓設(shè)計(jì)方法中,提出了一種結(jié)構(gòu)類產(chǎn)品設(shè)計(jì)的收斂評(píng)估方法。首先,對(duì)基元對(duì)象進(jìn)行拓展分析與可拓變換,之后,應(yīng)用運(yùn)動(dòng)學(xué)與動(dòng)力學(xué)設(shè)計(jì)原理對(duì)多個(gè)基元方案進(jìn)行收斂,其中得到的最優(yōu)方案作為可拓較優(yōu)解方案,該收斂方法對(duì)解決人機(jī)交互設(shè)備的設(shè)計(jì)有一定的實(shí)用性；4.設(shè)計(jì)了一款LEER自適應(yīng)座椅裝置,該裝置能夠幫助下肢截癱患者在穿戴下肢外骨骼機(jī)器人的情況下完成起立與坐下動(dòng)作。該裝置具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、適應(yīng)性強(qiáng)、穩(wěn)定性高、傳動(dòng)效率高等特點(diǎn)。5.對(duì)本文中獲得的概念設(shè)計(jì)模型進(jìn)行了虛擬樣機(jī)ADAMS仿真分析和樣機(jī)實(shí)物的實(shí)驗(yàn),驗(yàn)證了本方法的正確性。在本文的結(jié)論部分說(shuō)明了本文的主要研究工作和創(chuàng)新之處以及有待進(jìn)一步研究的問(wèn)題。本研究為L(zhǎng)EER結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)提供了一種新的思路,從定性與定量的角度來(lái)分析LEER,用可拓變換的方法來(lái)解決LEER設(shè)計(jì)過(guò)程中的矛盾問(wèn)題。本方法結(jié)合了動(dòng)力學(xué)設(shè)計(jì)原理和優(yōu)度評(píng)價(jià)方法來(lái)評(píng)估各個(gè)方案,使得LEER可拓概念設(shè)計(jì)客觀性更強(qiáng),具有一定的前沿性。
【關(guān)鍵詞】：下肢外骨骼機(jī)器人(LEER) 可拓設(shè)計(jì)方法 Kano需求模型 動(dòng)力學(xué)設(shè)計(jì)原理 ADAMS仿真分析
【學(xué)位授予單位】：廣東工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TP242
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-14
• 第一章 緒論14-25
• 1.1 研究背景及意義14-15
• 1.2 國(guó)內(nèi)外LEER研究進(jìn)展15-20
• 1.2.1 國(guó)外LEER研究現(xiàn)狀15-18
• 1.2.2 國(guó)內(nèi)LEER研究現(xiàn)狀18-19
• 1.2.3 LEER技術(shù)難點(diǎn)分析19-20
• 1.3 可拓設(shè)計(jì)方法研究現(xiàn)狀20-22
• 1.4 本文主要研究?jī)?nèi)容22-24
• 1.5 本章小結(jié)24-25
• 第二章 基礎(chǔ)知識(shí)25-34
• 2.1 可拓設(shè)計(jì)概述25
• 2.2 基本可拓創(chuàng)新方法25-31
• 2.2.1 可拓模型建立方法25-26
• 2.2.2 拓展分析方法26-27
• 2.2.3 可拓變換方法27-28
• 2.2.4 優(yōu)度評(píng)價(jià)法28-31
• 2.3 可拓設(shè)計(jì)方法31-32
• 2.4 矛盾問(wèn)題的求解方法32-33
• 2.5 本章小結(jié)33-34
• 第三章 基于KANO需求模型與動(dòng)力學(xué)設(shè)計(jì)原理的可拓設(shè)計(jì)方法34-44
• 3.1 Kano需求模型概述34-35
• 3.2 基于動(dòng)力學(xué)設(shè)計(jì)的收斂評(píng)估方法35-38
• 3.2.1 動(dòng)力學(xué)設(shè)計(jì)的基本概念35-36
• 3.2.2 收斂評(píng)估方法36-38
• 3.3 基于Kano需求模型及動(dòng)力學(xué)設(shè)計(jì)的可拓設(shè)計(jì)方法的一般步驟38-43
• 3.4 本章小結(jié)43-44
• 第四章 LEER結(jié)構(gòu)可拓概念設(shè)計(jì)44-68
• 4 LEER的Kano需求分類及特征集與衡量指標(biāo)的確定44-48
• 4.2 建立LEER初始可拓模型并建立其子物元48-49
• 4.3 LEER機(jī)構(gòu)類子物元的拓展分析與可拓變換49-51
• 4.4 LEER部件類子物元的拓展分析與可拓變換51-55
• 4.5 機(jī)構(gòu)類子物元的動(dòng)力學(xué)設(shè)計(jì)收斂55-59
• 4.6 部件類子物元的優(yōu)度評(píng)價(jià)收斂59-62
• 4.7 子物元較優(yōu)解的組合并進(jìn)行綜合優(yōu)度評(píng)價(jià)62-64
• 4.8 LEER概念設(shè)計(jì)三維模型64-67
• 4.9 本章小結(jié)67-68
• 第五章 LEER自適應(yīng)座椅裝置設(shè)計(jì)68-81
• 5.1 起立坐下過(guò)程中矛盾問(wèn)題可拓模型的建立68-70
• 5.2 條件的拓展分析與可拓變換70-72
• 5.3 坐下起立運(yùn)動(dòng)分析72-75
• 5.4 樣機(jī)的設(shè)計(jì)與仿真分析75-80
• 5.4.1 LEER自適應(yīng)座椅的設(shè)計(jì)75-79
• 5.4.2 ADAMS仿真分析79-80
• 5.5 本章小結(jié)80-81
• 第六章 LEER虛擬樣機(jī)仿真分析與實(shí)驗(yàn)81-89
• 6.1 LEER概念設(shè)計(jì)方案虛擬樣機(jī)仿真與分析81-84
• 6.1.1 三維模型的導(dǎo)入81
• 6.1.2 仿真約束的建立81-82
• 6.1.3 行走運(yùn)動(dòng)仿真及分析82-84
• 6.2 LEER穿戴行走實(shí)驗(yàn)84-87
• 6.2.1 樣機(jī)機(jī)械系統(tǒng)84-85
• 6.2.2 樣機(jī)電機(jī)及傳感系統(tǒng)85-86
• 6.2.3 穿戴實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備86
• 6.2.4 健康人穿戴行走實(shí)驗(yàn)86-87
• 6.2.5 下肢截癱病人穿戴行走實(shí)驗(yàn)87
• 6.3 本章小結(jié)87-89
• 總結(jié)與展望89-91
• 參考文獻(xiàn)91-95
• 攻讀碩士學(xué)位期間研究成果95-97
• 致謝97-98

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：560842