开题报告-机械外骨骼系统设计

普通本科毕业设计开题报告课题名称机械外骨骼系统设计学院专业班级学号姓名指导教师教研室主任院长2022年4月1日

1.综述本课题国内外研究动态，说明选题的依据和意义在现代化的告诉发展上，很多的机械化的设备都实现了很广泛的发展，但是在机械外骨骼系统的结构设计上，很少实现了和医学和工学的相互结合。所以在实现越来越多的体力劳动上，辅助康复过程中，对人体的身体调节的过程是很重要的，并随着现代化技术的发展，人们在辅助康复中的行走不断的得到了人们的关注和制造生产上的重视。同时在城市化的不断的发展上，在辅助行走中很难得到很好的休息，所以在本次的设计上，针对在辅助康复和休息上进行设计，体现出在设计上的工学结构设计的原理，实现在辅助康复过程中和休息上的身体工学结构设计的功能，最大程度上降低人们在工作上的疲劳强度。在机械外骨骼系统的设计，是通过基于人机工程学原理，利用计算，分析机械外骨骼系统的安全系数分布，进行开展对外骨骼的设计结构上的应力分析，实现满足人们在实际的工作上达到对人的行走和辅助支撑上的一种调节过程，满足对人体行走上的基本分析要求，实现对腰部的保护和四肢的保护的作用。使得设计的结构中的中心偏向于脚轮的中心位置，实现在设计上的基本指标要求，满足在设计中的结构设计传动要求，实现在结构设计上的稳定性和可靠性。由于现代化的辅助行走中，人们在工作上是标繁忙的，所以在四肢的运动和长期久坐的情况下，会更加的容易造成行走上的不便，特别是在年龄比较大的老年人上发展的更是比较高。能够实现在长期久坐的时候对人的身体实现调节的功能，实现在保护腰部和四肢的作用，是非常重要的。这样的结构设计可以在实际的工作上降低工作的疲劳强度，增加工作的效率，提高身体的素质。使得人们在辅助行走中进行行走的情况下实现对身体脊椎的自然调节，达到工学机械外骨骼系统进行调整的过程，在长期的工作上避免会出现脊椎酸痛的不利情况。所以在这次的设计上，总的来说，进行一个好的人体工学的分析，实现在工程结构设计上对机械外骨骼系统进行满足身体需求的结构设计，可以更好的先在结构设计上的适合程度，满足适合人体需求的运动肌理。在结构设计上，选择合适的材料，满足合适的设计特点，注重外观质量的设计，提高外观的美规程度，注重弹力结构形式的设计，符合在力学分析上的工学原理，达到时代感的设计要求。在总体结构的布置上，需要考虑结构设计的实用性要求，从人体工学的角度上出发，设计的结构要求满足人体工学的基本结构设计的要求。达到的实际的辅助康复上的使用的实用性基本要求，体现出在对机械外骨骼系统的设计上能够有效的降低人的疲劳和提高生理状况等有利的健康设计要求。2.研究的基本内容，拟解决的主要问题基于人体工学机械外骨骼系统的发展趋势，在未来的发展中，可能会因为另个方面的科学技术的发展，使得人体工学机械外骨骼系统往更加先进，更加智能化的方向上发展。随着现代医学技术的不断发展，对人体机能的研究越来越深入，一些符合人体的机械结构也将不断的得到发展，结合医学的研究结构，更好的将医学研究的问题在机械外骨骼系统的设计上进行解决。（1）、实现机械外骨骼系统的多样化的特点可以在医院治疗的角度上对机械外骨骼系统附加一些特殊的功能，比如自动按摩、自动调整角度、自动根据需求变动、自动电机传动等先进的自动化功能，解决办公上的更多智能化问题。（2）、舒适的人体工学原理和外观对机械外骨骼系统的曲面建模和异性设计上，通过软件可以更加准确的分析出机械外骨骼系统的结构形式，满足人体工学的最佳要求。（3）、实现自动化程度的电子信息化。在我国机械设计和机电一体化的过程中，结合电子信息元素的内容，实现自动化控制，达到自动满足人体位置的变形内容。（4）、更好的提升机械外骨骼系统材料的性能，降低生产制造的成本。将机械外骨骼系统的设计更加的优化，实现机械外骨骼系统的先进性的电子信息化发展。3.研究步骤、方法及措施在本文的设计上，通过查阅相关的设计文献，了解国内外的机械化外骨骼的发展趋势和发展的过程，在本次的设计上完成以下的设计目标和设计的过程：①在结构设计上遵循模仿人体的结构形式，设计外骨骼总体结构形式的方案，实现参照人体运动结构的形式实现对结构总体的设计，完成传动部件的设计和驱动结构形式的设计，提高使用人群的适应性要求。②在机械外骨骼的设计上，实现个关节在传动上的灵活度，达到在结构设计膝关节传动设计，固定结构的设计，髋关节的设计和实现运动上的自由度要求，达到确保运动的形式和人的运动上具有相同的运动机制。，在使用上不限制人体的运动方式，又确保了人体在运动上的安全性能；③设计的机械化外骨骼结构能够适应在不同的环境下使用，实现对还原有一个很好的实用性要求，满足在驱动系统的设计上实现重量轻，体积小和供电结构设计合理的情况，符合在足够大的力矩和扭矩下实现传动的过程和辅助人体运动的过程，达到在传动上很好的散热结构形式的设计；④在膝盖的结构设计上，需要满足在设计上的锁止过程，达到在结构的设计上能很好的满足和实现人体的基本需求和更好的控制的过程，达到在设计上的确定定和可靠性要求。4.工作进度（1）应用现场实习实践、查阅中、外文资料、英文翻译：第3周前完成；（2）设计方案论证与确认，编写开题报告：第4周前完成；（3）计算分析及结构设计、绘制图纸：第9周前前完成；（4）编写设计说明书、准备答辩汇报材料：第10周前完成。5.参考文献[1]宋吉来，俞建成等．轮桨腿一体化两栖外骨骼控制系统设计［J］．北京：微计算机信息．2009.[2]张毅刚，赵光权，孙宁等.TMS320LF240X系列DSP原理、开发与应用[D].哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社.2006.[3]熊新民，曹毅等．外骨骼运动关节集成驱动控制器研究［J］．北京：微计算机信息．2009.[4]高峰,冯培恩,高宇,周波,张强.外骨骼液压传动的伺服控制策略.北京：液压与气动.2002.[5]廖万辉，李琳等．基于机器视觉的工业外骨骼定位系统［J］．北京：微计算机信息．2009.[6]程宪平.机电传动与控制.北京：华中科技大学出版社.2003.[7]郭仁生.机械设计基础.北京：清华大学出版社.2001.[8]张群生.液压与气动传动.北京：机械工业出版社.2007.[9]液压总纲.北京：国防工业出版社.2007.[10]电力拖动控制系统.北京：清华大学出版社.2003.[11]机械制造专业毕业设计指导.北京：化学工业出版社.2007.[12]王承义.抓取物体机械手及其应用.北京：机械工业出版社.1981.[13]朱龙根.机械系统设计.北京：机械工业出版社.2004.[14]左健昆.液压与气压传动.北京：机械工业出版社.2005.[15]孔玉安.液压技术在工程中的应用.江苏科学技术出版社.1986.[16]孙志礼.机械设计.沈阳：东北大学出版社.2000.[17]BahiaKelkoul,AbdelmadjidBoumediene

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