被动式储能助力下肢外骨骼系统设计与仿真分析

为了达到缓解人体行走时的关节压力、减轻关节负担和辅助人体行走的目的,基于人体行走原理提出了髋膝耦合被动式储能助力外骨骼设计方案。髋膝耦合机构用于实现膝关节的离散化助力,是以髋关节运动控制膝关节助力的离合控制方法。该文运用仿真和实验验证的方法验证了该外骨骼的有效性。运用Adams对人-机模型进行联合仿真,验证外骨骼对人体助力的理论效果。在实际穿戴实验中,通过对比是否穿戴外骨骼人体运动时的能耗来验证外骨骼的真实有效性。对比仿真与穿戴实验数据证明该外骨骼能够降低12%～13%的人体运动能耗。     

准被动式储能下肢外骨骼的设计

通过提出一种准被动式储能下肢外骨骼的设计和分析,以缓解关键承载关节的负担,并且辅助人体行走.结合人体步态规律,采用串联弹性储能部件的方法实现在被动式的跟随人体运动的过程中进行能量的存储,达到节省人体能量消耗的目的.根据人体髋、膝关节在正常步态中的受力变化情况,通过设计相应的髋关节自适应系统和膝关节变刚度系统,并基于三态的能量控制策略来实现下肢外骨骼在支撑状态和摆动状态之间的柔顺切换.最终在不妨碍人体正常行走的前提下,实现行走助力.     

膝关节康复外骨骼构型综合与结构设计

为了探讨膝关节自适应性康复外骨骼机构构型综合与结构设计问题,本文基于人体膝关节屈伸运动实验采集的数据,提取出膝关节运动瞬时螺旋参数;根据膝关节生理结构和膝关节螺旋轴的瞬变特性考究,建立人体膝关节的运动学模型。结合人-机运动相容性、人-机闭链自由度和人-机约束力矩作用性质分析,提出一种与人体膝关节运动相容的康复外骨骼机构构型;考虑结构简单性和穿戴舒适性,对膝关节康复外骨骼装置进行了结构设计,获得了一套可自适应人体膝关节转动轴线运动特性的膝关节康复外骨骼机构。     

柔性膝关节保护外骨骼及其行走助力方法设计

设计柔性可穿戴式膝关节保护外骨骼,用于实现人体运动过程中膝关节负载减重及行走助力功能. 根据人体生物力学特点,使用固体各向同性材料惩罚（SIMP）模型与有限元分析设计柔性外骨骼膝关节,该柔性关节在行走运动支撑期具有刚性,能够减轻膝关节体重负载,在摆动期柔性较强,能适应人体生理关节运动特性,不对膝关节造成额外载荷. 在柔性可穿戴式膝关节外骨骼结构的基础上,配套设计行走助力模块,研究相应的助力控制方法可以实现步行助力. 性能测试实验表明,单侧膝关节保护外骨骼最大能减轻110 N的膝关节负载,外骨骼结构自身质量为639 g,减重比大;带行走助力模块的外骨骼系统质量为4.8 kg,能实现步行运动的助力功能.     

双下肢建模与运动控制研究

人体下肢行走为周期性规律运动,研究行走的步态特征对双足行走机器人步态规划以及动力型假肢运动控制都有很大的借鉴意义.利用VICON人体三维运动捕捉系统采集平地行走髋关节与膝关节的运动信息并进行分析.将人体简化为刚体模型,借助CAD软件Solidworks进行人体建模,利用COSMOS Motion插件进行下肢运动学分析.搭建双下肢运动平台,直流伺服电机作为驱动髋关节与膝关节运动的动力装置,通过对人体膝关节和髋关节角度信号的控制,最终达到模拟人腿的步态行走.     

外骨骼下肢运动步态的仿真研究

针对下肢运动障碍患者的康复要求和人体下肢行走时的步态规律,本文基于Pro/Engineer软件,对外骨骼的关节进行结构设计。分析了人体下肢的生理结构及运动步态,重点分析了步态周期内骨盆的运动规律,建立外骨骼简易三维模型,为验证此设计的可行性,采用Pro/Engineer软件进行仿真实验。仿真结果表明,外骨骼带动人体骨骼正常行走,而且各个关节的运动轨迹与正常人行走轨迹相近,说明对外骨骼关节的设计是可行的,能够满足患者的康复要求。该研究具有较高的实际应用价值。     

气动肌肉驱动步态康复训练外骨骼装置的研究

在为提高卒中病人的行走能力训练当中,广泛采用平板训练.在平板训练中,病人的下肢需要治疗师辅助进行运动.这种徒手训练对治疗师来说很消耗体力.因此,研制了一个用于步态训练的动力式下肢外骨骼装置.该外骨骼装置在平板训练中为髋关节和膝关节提供助力.外骨骼装置的结构基于人的关节驱动原理,每个关节由一对气动肌肉驱动.以气动肌肉的模...     

下肢康复机器人模糊主从控制方法

针对偏瘫患者的康复训练问题,本文研究了一种通过患者自身健康上肢来控制对侧受损下肢的康复训练方法。利用FAB系统测量了正常行走状态下人体上肢的肩、肘关节转角和下肢的髋、膝关节转角,对测量数据进行处理后获得人体上、下肢的步态运动轨迹。将步态测量获得的平均曲线作为基准曲线,对其进行包络分析获得参考曲线。在此基础上定义输入、输出变量的模糊集合和模糊逻辑,采用模糊化方法建立上肢运动与下肢运动之间的主从映射关系。选取上肢肩、肘关节转角的部分测量数据作为输入变量,基于Matlab进行仿真验证,通过解模糊化运算获得下肢髋、膝关节转角的输出值。将仿真验证获得的下肢髋、膝关节转角的输出值与下肢运动关节转角的原始测量值进行比对,输出信号能很好地反映下肢的运动趋势,初步验证了本文所建立的上、下肢运动之间模糊主从控制方法的可行性。     

欠驱动异构式下肢康复机器人动力学分析及参数优化

针对现有外骨骼机器人人机自由度不匹配和关节对中性差的问题,提出欠驱动下肢康复机器人. 欠驱动机器人只有4个直线驱动,驱动的直线运动通过推杆和人机连接机构转化为人下肢在矢状面内的屈伸运动,带动人体进行步态康复训练. 建立机器人系统的人机耦合模型,进行模型的动力学分析,对人机耦合模型中影响动力学结果的参数进行分析,建立驱动力与肢体推动力之间的关系模型,并以推力系数最大为目标进行参数分析与优化,得到最佳的结构参数. 根据优化后的结构参数搭建康复机器人实验系统,对髋、膝关节驱动力与角度进行对比. 实验结果表明最大髋关节角度误差为2.9°,最大膝关节角度误差为6.4°,最大误差均约为9%,验证了动力学模型和参数优化结果的正确性.     

人体下肢能量收集与行走助力外骨骼分析与评价

随着人口老龄化加剧,人体机能衰退,导致四肢灵活性下降,严重者失去行走能力。研究表明,借助下肢外骨骼可以辅助人体行走。设计了一种下肢外骨骼,通过收集下肢健侧的能量,在患侧下肢行走时释放。利用单侧下肢对患肢进行运动补偿,辅助行走,实现人体能量的收集、管理和迁移。通过人体穿戴实验评价外骨骼对于肌肉的影响,结果表明股直肌的均方根值降幅可达10%,腓肠肌外侧肌肉的肌电积分值降幅达12%。外骨骼对下肢肌肉的影响较为明显,借助外骨骼可以为下肢运动提供辅助拉力,同时降低肌肉活性。     

节水型社会运行机制体系研究

从水资源可持续利用的角度给出了全新节水型社会运行机制的定义并总结了其自身具有的各种特点,指出节水型社会运行机制是以实现水资源高效和可持续利用,支持经济社会可持续发展为目标的社会内部各种因素相互联系、相互作用的水资源开发利用方式,是社会在运行过程中具有节水效应和功能的带规律性的模式.而且探索性的从社会科学与水利工程学科相交叉的角度详细分析论述了节水型社会运行机制的体系构成及从开发、利用、治理、配置和管理等方面应采取的具体建设模式和战略措施.     

治理机制及其组合分析

企业治理机制的作用在于减少和控制代理问题 ,单个治理机制的边际效果是递减的 ,不同的治理机制之间存在着替代或互补效应 ,最优的治理机制应该是不同治理机制 (其中包括内部机制和外部机制 )的组合 .文章分析了几种主要的治理机制的作用、条件及其相互关系 ,提出了几种优化企业治理机制组合的建议     

企业战略变迁的演化原理及理论分析

在借鉴生物进化论、经济演化论的基本原理的基础上,结合企业战略变迁的特点提出了企业战略变迁的演化观点,从传承或选择单位、多样化机制、选择机制、隔离机制4个方面构建了企业战略演化论的基本分析框架,通过类比的方法,分析了战略演化论与生物进化论、经济演化论三者的异同。     

化学抑制剂的抑燃机理

阐述了化学抑制剂几种不同的抑燃机理，简要介绍了抑燃过程中的化学作用机理和物理作用机理，给出了饱和效应的定义。     

论我国区域经济增长机制

区域经济增长机制是区域经济发展的源泉,包括动力机制、传递机制和协调机制。     

高新技术产业化的市场机制构造

分析了高新技术产业化的市场缺陷 ,高新技术产业的市场运作机制 :孵化机制 ,市场认证机制 ,市场开发机制 ,市场运作机制以及高新技术产业化的政策环境。并提出了高新技术产业化有关思路与对策。     

造价工程师激励约束机制建立研究

基于工程造价活动专业性强的特点和造价工程师的执业特点,从造价工程师需求角度分析,提出建立造价工程师物质激励、社会认知激励的激励机制和建立造价工程师责任追究制度、信用评价体系、行业自律制度的风险约束机制。     

空间连杆机构刚体导向综合的螺旋位移矩阵法

本文提出了一种以螺旋位移矩阵为数学工具的刚体导向综合的通用方法,导出了由转动副(R),圆柱副(C),滑动副(P),螺旋副(H),虎克铰(T)和球面副(S)构成的各种导向链的综合约束方程,这些约束方程间有很强的规律性,易于编写统一的计算机程序,并提出了约束方程简化求解的一种方法.     

用间歇机构的动停比完成正交运动的连续供货

本文通过对间歇机构———不完全齿轮机构的研究 ,解决了运输机械的货物准确定位、垂直上升运动和水平运动的连续供货 ,其结果具有新颖性和实用性     

新式上悬钢天窗启闭机构的综合

上悬钢天窗是工业厂房中常用的通风与换气天窗，多扇天窗并联尺寸很大，其启闭机构的合理设计是天窗总体设计的一个关键问题。采用空间RSSP型机构做天窗的启闭机构，通过对RSSP机构进行综合，证明采用该 机构是可行的,晃仅增大了机构运动的灵活性，便于开启，而且增大了天窗的开启角度，提高了通风与换气能力。