生物学论文_基于人机工程学的下肢助力外骨骼造
文章目录
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
1.1 课题的研究背景
1.2 研究的目的和意义
1.3 国内外研究现状
1.3.1 国外研究现状
1.3.2 国内研究现状
1.4 研究内容及技术路线
第2章 人机工程学及相关理论研究
2.1 人机工程学理论分析
2.1.1 人机工程学定义
2.1.2 人机工程学研究内容
2.1.3 人机工程学设计原则
2.1.4 人机工程学中的产品设计要素
2.2 人机工程学相关理论研究
2.2.1 人体测量学
2.2.2 人体解剖学
2.2.3 人体下肢生物力学分析
2.3 基于人机工程学的下肢助力外骨骼设计原则
2.4 本章小结
第3章 下肢助力外骨骼人机工程分析
3.1 下肢助力外骨骼工作原理
3.2 下肢助力外骨骼结构组成与驱动器选择
3.2.1 下肢助力外骨骼结构组成
3.2.2 外骨骼驱动器选择
3.3 下肢助力外骨骼结构尺寸设计
3.4 下肢助力外骨骼功能尺寸设计
3.5 影响绑缚约束穿戴舒适性因素
3.5.1 肌肉活动对绑缚位置影响
3.5.2 绑缚材料选择
3.5.3 接触曲面分析
3.6 本章小结
第4章 下肢助力外骨骼计算机辅助人机分析
4.1 计算机辅助人机工程分析发展
4.2 基于CATIA的人机工程分析
4.2.1 人体模型构建
4.2.2 人体步行姿态分析
4.2.3 人体下肢所受地面反力生物力学分析
4.3 本章小结
第5章 下肢助力外骨骼设计实践
5.1 下肢助力外骨骼需求调研
5.1.1 现有外骨骼造型分析
5.1.2 外骨骼市场分析
5.1.3 目标人群分析
5.2 下肢助力外骨骼造型设计分析
5.2.1 外骨骼造型设计要素分析
5.2.2 外骨骼造型设计流程
5.3 下肢助力外骨骼设计定位
5.4 下肢助力外骨骼造型设计
5.4.1 外骨骼形态设计
5.4.2 外骨骼材质选用
5.4.3 外骨骼配色设计
5.5 下肢助力外骨骼的人机分析
5.6 最终定案
5.7 本章小结
第6章 结论与展望
6.1 结论
6.2 创新点
6.3 展望
致谢
参考文献
附录 A 下肢助力外骨骼造型偏好调查问卷
附录 B 下肢外骨骼形态意向调查结果
作者简介
攻读硕士学位期间研究成果
文章摘要:本文以改善外骨骼穿戴舒适性和外观美观度为目标,提出了运用人机工程学理论改善外骨骼穿戴舒适性和外观美观度的方法,获得了结合人机工程学和产品设计的方法与原则设计外骨骼造型的手段,使外骨骼造型更加舒适、美观。验证了运用人机工程学方法改良下肢助力外骨骼舒适性、美观度的可行性,可为与人并联的相关产品的设计提供参考。本文主要研究内容如下:首先,对人机工程学及相关理论进行阐述。结合人机工程学的基本原理,分析了人机工程学和产品设计的关系,同时进一步研究人体测量学、人体解剖学、生物力学与人机工程学的内在联系,总结基于人机工程学的外骨骼设计原则。其次,对影响外骨骼的人机工程学因素进行分析。依据人机工程学及相关理论确定外骨骼的结构组成,通过人体测量学、人体解剖学设计外骨骼的结构尺寸、功能尺寸和关节自由度。同时,从绑缚位置、材质选用、绑缚曲面特征角度出发,优化长时间与人体紧密连接的绑缚约束的设计,改良外骨骼造型,提升人体舒适性。再次,通过使用计算机辅助人机分析方法对比人在有外骨骼辅助与无外骨骼辅助时搬运物品时的生物力学情况,验证穿戴外骨骼能够减轻人体负担,提升搬运舒适性和承载力的可行性。最后,运用基于人机工程学的外骨骼设计原则进行外骨骼造型设计实践。以形式追随功能为前提,依据人机工程学理论设计的外骨骼造型整体比例,按照工业产品设计程序与方法,调研分析现有外骨骼特征、市场占有情况和目标人群需求,明确外骨骼造型设计定位,根据外骨骼造型设计流程,从形态、材质、色彩三方面入手,设计获得了符合定位需求的造型。
文章来源：《铁道科学与工程学报》 网址: http://www.tdkxygcxbzzs.cn/qikandaodu/2022/0214/599.html