基于用户体验的外骨骼机器人舒适性研究

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。     

基于需求动态论的服务机器人造型设计研究

为使用户对服务机器人造型设计有较高的满意度,针对用户动态需求,对服务机器人造型设计进行研究。基于动态需求理论、恐怖谷理论及产品情感体验理论提出面向机器人造型设计的用户年龄需求模型;通过问卷调查,搜集用户感性评价,经统计分析,得出针对服务机器人造型满意度的用户年龄群体差异性及基于机器人造型设计的用户情感体验差异性,最终得到用户年龄与服务机器人造型、用户情感体验及用户满意度的映射关系,为服务机器人造型设计提供依据。     

无动力下肢外骨骼机器人研究综述及发展趋势

无动力下肢外骨骼机器人,可运用于医疗康复、运动助力以及负载作业等场景。系统阐述了无动力下肢外骨骼机器人的发展背景及助力形式;对国内外无动力下肢外骨骼机器人的研究历程进行综述,按多关节和单关节进行分类,重点总结了两类机器人的结构、特点、优劣势以及效能评估等;围绕无动力下肢外骨骼机器人的关键技术与未来发展趋势进行了分析与展望。     

下肢外骨骼助力机器人关节驱动设计及试验分析

针对人体下肢关节特点与助行要求,设计了外骨骼机器人关节结构;通过ADAMS软件仿真,分析了外骨骼机器人水平助行过程中关节功率配置需求,根据关节需求设计了外骨骼电液伺服驱动系统;为满足外骨骼机器人对人体下肢关节助力及柔顺性要求,提出了基于关节误差估计的PID控制方法。详细介绍了外骨骼机器人下肢关节结构的运动形式与技术参数,优化配置了关节结构的运动范围与驱动行程,对该机器人进行了运动学分析并通过外骨骼的典型动作进行验证;划分了外骨骼助行过程中步态与关节驱动映射,给出误差估计与补偿PID控制的具体参数;分别从关节跟踪与助力功率的角度,量化分析、对比了基于关节误差估计与常规PID两种控制方法的助力指标参数。试验结果表明,所设计外骨骼关节与驱动系统可实现穿戴者助力行走;对比常规PID控制,抑制了关节驱动控制输出区间的不连续,改善了关节跟踪误差,提升了助力效果与柔顺性。     

基于推拉式软轴传动的外骨骼机械系统研究

针对近年来老年人数量急剧增加而带来的对助老助残工具的迫切需求,从仿生的角度设计了一款外骨骼助力机器人。在确定使用推拉式软轴驱动运动关节后,首先完成了外骨骼机器人肩肘部关节等结构和机构的设计;随后对踝关节等柔性驱动进行设计,并对各个关节的活动范围进行了分析。最后在动力学仿真软件中对外骨骼机器人腿关节运动、足端运动进行了动力学分析和行走步态的运动学分析,证明了该机器人在运动平稳性和速度稳定性方面能够满足其作为助力工具的需求。     

基于感性意象的工业机器人造型设计研究

为研究工业机器人外观造型与用户主观偏好及情感需求的匹配程度,运用感性工学理论,通过工业机器人感性意象词汇确定、代表性样本选取、造型感性意象评价及眼动测试等展开定性和定量研究,深入挖掘典型感性意象词汇与工业机器人关键造型特征之间的映射关系,提取产品感性特征,获取用户的感性意象,并将研究成果应用于工业机器人造型设计中,为工业机器人的创新设计提供参考。     

一种外骨骼机器人的移动机架设计与仿真分析

针对下肢康复外骨骼受众面小,应用环境受局限的不足,设计了一款康复机器人移动机架,不但可以加大下肢康复外骨骼的受众面,保证用户的康复效果,还能够保证用户在使用下肢康复外骨骼时具有良好的安全性。文中使用三维建模软件SolidWorks进行三维模型的搭建,并针对移动平台与外骨骼的连接部分进行了详细设计。使用有限元仿真软件Hypermesh对结构进行了静力学和一阶、二阶模态分析,证明了所选材料与设计结构满足实际要求,通过振动频率计算,证明了不会与外骨骼发生共振。使用动力学仿真软件MSC Adams对康复机器人移动机架进行了运动仿真,证明了其在±5°陡坡、颠簸路面的良好通过性。     

特殊领域作战外骨骼机器人的功能展示视频制作

通过分析不同类型外骨骼机器人功能的表达需求,围绕体现人、外骨骼机器人、作战系统设备以及环境联动响应的表达思路,确定利用CINEMA 4D、After Effects、Premiere等软件,提出了制作功能展示视频的具体流程:前期设计时,结合外骨骼机器人及未来城市作战平台的特点,撰写故事性脚本;中期制作需根据脚本进行机器人等装备的模型建造及场景搭建,并完成对应动画的设置,经过调试与检验之后渲染导出各序列动画;将渲染导出的序列放入剪辑软件,按照视听性原则完成后期剪辑.以特殊领域作战外骨骼机器人为例,总结了功能展示视频的制作流程,并解决了制作过程中出现的影响效率的一系列问题.     

基于ANSYS Workbench的外骨骼膝关节机构优化设计

在外骨骼机器人开发早期阶段引入结构轻量化思想,建立外骨骼机器人三维实体模型及有限元模型,通过优化过程,找到外骨骼机器人大腿形状、尺寸、结构、质量等参数的最佳值,提高了外骨骼机器人的低阶固有频率,避免了共振的发生,为结构的改进提供了可靠地参考依据。最终得到的外骨骼机器人大腿方案减重3.6933kg,减重率达到14.3%。     

康复外骨骼机器人在肢体康复中的应用进展

康复外骨骼机器人的适用对象主要是存在肢体活动功能障碍的患者,患者可通过外骨骼阶段性、科学性及精准化的训练来完成康复治疗.但目前市面上康复外骨骼机器人种类繁多、形式各异,分类问题是一个难点.根据康复外骨骼机器人在人体辅助位置的不同,对目前国内外具有代表性的康复外骨骼机器人进行了分类汇总;对康复外骨骼机器人的不同驱动方式进...     

下肢外骨骼机器人踝关节建模及动力学仿真

下肢外骨骼机器人是一种具有辅助助力和医疗康复功能的智能型机械装置。本文通过对人体踝关节结构分析,设计了被动气弹簧踝关节下肢外骨骼机器人,并建立了被动踝关节力学模型;利用OpenSim获得了正常人行走时一个步态周期髋、膝关节步态数据,将其导入ADAMS对所设计的下肢外骨骼机器人踝关节未加气弹簧和加气弹簧两种模型进行了动力学仿真,通过对两种模型运动曲线对比分析,验证了所设计的下肢外骨骼机器人在步态行走和动力学方面的可行性和正确性。     

个人卫生护理机器人的人机工程设计研究

针对老年产品设计时主要考虑的问题,运用人机工程学设计原理对洗浴机构进行设计分析,确定相关机构的合理尺寸,以便更好地满足老年人洗浴护理的需求和提高洗浴过程中的舒适感。并邀请用户对洗浴机构试用体验,进行测试分析,验证了人机工程设计的可行性,考虑到老年人洗浴时特殊的生理和心理需求,从多角度阐述了外观造型的人性化设计理念,结合整体洗浴机的尺寸设计了个人卫生护理机器人的外观造型,为护理机器人的人机工程设计提供了新的思路和参考。     

无动力外骨骼助力机器人研究进展

无动力外骨骼助力机器人具有无能耗、成本低、使用便捷等优势,可广泛应用于工业制造、医疗康复等多个领域。系统阐述了无动力外骨骼助力机器人的定义与分类,介绍了助力原理;绘制了国内外典型无动力外骨骼助力机器人机构运动简图并简述了相应的结构原理;最后根据调研结果归纳了现阶段存在的不足、需要突破的关键技术等。对于无动力外骨骼助力机器人的研究与应用具有一定的参考价值。     

下肢外骨骼助行机器人研究现状及发展趋势

随着科学技术的进步和人们对于增强自身能力的渴望,下肢外骨骼助行机器人已成为国内外"人机一体化"的一个重要研究方向。根据研究工作积累和文献资料调研,总结了国内外主要研究机构对于下肢外骨骼助行机器人的研究现状,分析了下肢外骨骼助行机器人研制需要解决的关键技术,对下肢外骨骼助行机器人的发展趋势进行了预测。研究工作表明:下肢外骨骼助行机器人在穿戴性、智能化以及便携性等方面都有了突破性的发展,但是应当加强对微型能源、轻质便携材料、多功能系统等的研究和开发,才能广泛应用于军事、科考、旅游、交通、救灾等领域。     

主被动结合的上下肢一体化助力外骨骼机器人的设计与效能评估

针对上肢外骨骼机器人对使用者腰背产生过重负荷的问题,设计了一种主被动结合的上下肢一体化助力外骨骼机器人,利用无源下肢外骨骼来承担部分负荷。基于助力外骨骼应用场景和人体结构特征分析,建立外骨骼机器人的机械结构模型,完成运动学仿真分析,验证了模型的合理性。为解决外骨骼机器人效能评估问题,提出一种模糊综合评估模型,详细介绍了外骨骼机器人的效能评估方法,评估结果为性能良好。研制外骨骼机器人样机,搭建总体控制系统,开展助力性能和负重性能测试实验。实验结果表明,所设计的上下肢一体化助力外骨骼机器人可承受20 kg的负载且对穿戴者提供一定的助力效果。所提出的模糊综合评估模型,为外骨骼机器人的优化设计提供了方向和理论依据。     

外骨骼助力机器人结构设计及动力学仿真

采用人机合一的下肢外骨骼助力装置,是未来单兵提高携行、机动能力的先进方式;而智能化的助力机械结构设计与合理的驱动选择布置,是确保外骨骼助力机器人可靠工作的关键。本文通过对人体结构与人体行走运动机理的分析,进行外骨骼机械结构的初步设计,并从电控、驱动及结构减重等方面进行考虑,对外骨骼机械结构进行优化设计,并获得三维模型。在此基础之上,进一步就机械结构的运动学仿真,通过对各关节的力矩分析,验证结构设计及驱动布置的合理性。     

基于虚拟样机技术的外骨骼助力搬运机器人结构设计与仿真研究

针对现有外骨骼助力搬运机器人结构复杂、价格昂贵的问题,对外骨骼助力搬运机器人虚拟样机技术的结构设计、运动学与控制仿真展开了研究。设计了一款结构相对简单,在人体弯腰搬运重物时对人体腰部提供助力,且肘关节设计为自锁机构的可穿戴全身外骨骼助力搬运机器人;通过对外骨骼下肢运动学模型建立了D-H坐标,进行了正逆运动学分析;利用虚拟样机技术,采用人体步态行走时所采集的实验数据,对外骨骼助力搬运机器人进行了步态运动的仿真分析与联合控制仿真。研究结果表明:所设计的外骨骼助力搬运机器人的步态仿真运动与人体的实际数据相符,验证了所设计结构的稳定性与可靠性。     

外骨骼助行机器人变刚度驱动的研究进展

外骨骼助行机器人属于科技前沿的热点,具有巨大的应用前景。对外骨骼助行机器人变刚度驱动的国内外研究进展进行了综述,主要介绍了弹性元件的变刚度驱动、杠杆结构的变刚度驱动以及挠性的变刚度驱动,阐明了目前外骨骼助行机器人变刚度驱动的发展瓶颈,展望了外骨骼助行机器人变刚度驱动的未来发展方向。     

工业装配外骨骼的发展现状

论述了外骨骼机器人的发展过程、主要类型和应用场景,总结了国内外技术研究现状,重点介绍了当前市场能提供的三类外骨骼产品的特点,同时分析了外骨骼机器人在技术发展与市场推广过程中面临的主要问题与困境,为外骨骼机器人的发展与推广提供了思路。     

一种伺服电机测控仪的结构与外观设计

随着现代制造技术的发展进步和用户审美艺术的不断提升,在产品设计时仅关注软件和硬件而忽略结构和外观造型的创新设计已经不能满足当下用户的使用和审美需求。因此文中提出了一种便携式伺服电机测控仪设计方案,重点从测控仪的结构、外观造型、色彩等方面进行了详细的设计说明,既满足了测控仪的基本功能又增加了其美感,极大地提高了测控仪的市场竞争力。