可穿戴式的下肢助力机械外骨骼的结构设计

为了实现人的控制与机械力量之间的结合,使人在保留自身具备的各种优点的同时具备机械的力量、速度和耐力,更加完美地发挥人与机器的功用,设计了用于实现负荷行走功能的下肢助力机械外骨骼。基于人体下肢结构特征及行走的生物学特征,结合零点力矩理论进行分析,对机器人的结构进行简化,建立了外骨骼机器人的连杆模型,设计了相应的关节驱动,满足人体下肢基本行为动作。样机实验结果表明,此结构能够给不同体型的人穿戴,有效减轻人体负重负担。     

气动自平衡式可穿戴搬运助力机器人的开发

开发了一种新型的气动自平衡式可穿戴搬运助力机器人。机器人采用了重物自平衡机构,使气缸的支持力与重物能在任意位置维持力平衡,人只需要很小的力就能操纵所搬运的重物沿任意方向自由移动。该机器人具有结构轻便、控制系统简单、穿戴方便、助力大、便于操控的特点。为了验证机器人的原理,制作出了机器人样机,并进行了不同载荷条件下的搬运实验。实验结果证明了该设计具有可行性和实用性。     

指端可穿戴式力触觉交互装置设计与评估

可穿戴式力触觉交互技术作为力触觉交互技术的一个分支,可以为操作者提供更为真实、自然的人机交互体验。设计了一种指端可穿戴式力触觉交互装置,装置由穿戴于腕部的控制盒以及穿戴于指尖的部分组成,穿戴于指尖的部分重约30 g,尺寸为38 mm×31 mm×50 mm。装置采用连杆机构,可实现三自由度的力触觉反馈。装置使用蓝牙通信,具有小型轻便、穿戴方便的特点。通过方向感知与识别实验证明,装置可在指腹面产生8个有效的方向性信息,而且每个方向都可以为人所正确感知。此外,虚拟环境交互实验证明,装置可帮助人在虚拟环境中控制交互力的大小,并提高人机交互的效率。     

可穿戴式脊柱仿生助力产品设计研究

以正常人和具有腰背活动功能障碍的人群提供活动助力为设计目标,对可穿戴助力产品进行结构设计,以实现穿戴感小、操作简单、功能稳定、人机协调性好等目标.基于人机工程学和人体步态运动规律提出一种由仿生脊柱引导的穿戴助力产品的结构设计方法和设计依据,依此对可穿戴助力产品进行详细研究和设计,并使用JACK软件对产品进行模拟仿真.设...     

气压辅助腰部助力装置设计

设计了气压辅助腰部助力装置,可为腰椎疾患、腰肌劳损、弯腰作业者提供帮助.它利用气缸的支撑力,为弯腰者提供向上的辅助力,使佩戴者无论在向下弯腰还是向上起身时,其上半身均可受到类似搀扶的助力,同时后背腰椎处还能受到经由腰带传导过去的按压力.使用期间,气缸内压力会随着弯腰次数的增加而自动增加,又可随时手动卸压.该产品能减轻腰...     

可穿戴式柔性外骨骼人机智能系统安全性设计评价

可穿戴式柔性外骨骼人机智能系统的安全性主要取决于系统的机械结构设计、驱动器的选择和布置、保护措施和安全控制策略的设计。为了提高系统的安全性及保护操作者与周围人群的安全,通过对可穿戴式柔性外骨骼人机智能系统设计、使用、维护过程中的要点进行分析,提出了系统安全性评价方法,为今后柔性外骨骼人机智能系统的发展提供了参考。     

可穿戴式心律转复除颤器研究现状和发展趋势

部分心源性猝死高风险患者存在植入式心脏复律除颤器禁忌证。近年来,可穿戴式心律转复除颤器(Wearable Cardioverter Defibrillator, WCD)凭借穿戴方便、可重复使用、除颤效果可靠等优点,临床应用逐渐增多。本文阐述了WCD的技术原理及优势,总结了在预防心源性猝死以及其他潜在临床症状研究中应用进展,并分析了该设备的国内外市场现状及未来的研发趋势。     

西洋参种植用移栽装置设计

对在人工种植育苗完成后的一年生和二年生的西洋参种苗进行移栽。传统的移栽方式是通过大量的人力进行人工操作,既费时又费力,并增加了西洋参的种植成本。基于此,在设计西洋参种植用移栽装置时,专门设计了层板、防护套、导向套等机构。在进行西洋参种苗种植移栽时,设计了多层层板,均可用于西洋参苗种的放置,有利于在移栽过程中苗种的大批量搬运,使得整个移栽过程更加省时省力。     

可穿戴式上肢康复机器人的运动学分析与仿真

针对三自由度可穿戴式上肢康复机器人,利用D-H法建立了机器人运动学方程.基于Pro/E软件对机器人进行建模,并导入ADAMS软件进行运动学仿真分析,依此确定了在一定输入条件下机器人的运动状态,为实际的机构控制提供了重要数据.     

可穿戴式电子织物仿生皮肤设计与应用研究

为满足电子仿生皮肤的穿戴舒适度,提出了一种电容式柔性织物压力传感器,采用丝网印刷工艺,以织物为柔性基体,炭黑填充型复合弹性电介质和有机硅导电银胶制备柔性压敏触觉单元。介绍了压敏单元的结构设计与感知机理,研究了炭黑含量与温度对织物触觉单元性能的影响,改善了该电子织物的输出线性度与重复性,实现了0~700 k Pa量程范围迟滞误差为5.6%,动态响应时间为89 ms,灵敏度为0.025 36%/KPa,同时,引入温度补偿以提升触觉感知准确性。通过将织物压敏单元应用于足底压力信息的时空分布研究和机械手的软抓取实验,其足底压力分布及触觉感知实验结果表明,该电容式柔性织物压力传感器具有良好的工作稳定性与触觉感知功能,为可穿戴式人工皮肤的研究提供了一种设计方案。     

可穿戴式腰背部治疗仪的机构设计及其运动学分析

针对可穿戴式腰背部牵引治疗仪的结构设计问题,提出了一种在使用舒适性、安全性、可靠性等方面具有突出效果的新型双平面铰接结构,并利用空间解析几何方法对治疗仪的机构进行了详细的数学推导,利用Matlab软件对样机进行了运动学仿真,了解其运动学关键指标,并对其运动空间和运动效果进行了分析和评价。在可穿戴式腰背部治疗仪样机实验台上对机构关键点的运动空间进行了测量,并由志愿者对治疗仪进行了实际穿戴测试。研究结果表明,该可穿戴式腰背部牵引治疗仪具有良好的治疗效果,其设计思路与分析方法可为其他产品的研发提供参考。     

可穿戴式下肢助力机器人运动学分析与仿真

可穿戴下肢助力机器人是将人和机器人机构结合在一起,通过获取人体下肢运动行为信息来控制机器人机构与人体协调、同步行走,并实时为人体下肢提供助力的一种装置。可穿戴下肢助力机器人机械系统不仅符合以往的拟人机器人行走机构的设计要求,又要与人体下肢系统相匹配,为人体提供助力时,与人体下肢相协调、互不产生运动干涉。基于人体下肢各关节运动参数,对助力机器人机械系统进行了运动学分析并建立了模型,通过对人体下肢运动仿真,验证了所建立的运动学模型的可行性。     

可穿戴膝关节外骨骼结构设计与运动分析

机械外骨骼是模仿生物界外骨骼研发的一种新型机电装置。设计了一款可穿戴式柔性膝关节外骨骼,采用人体下肢5杆简化模型进行运动学和动力学分析。通过Matlab/Simulink仿真分析,所得的膝关节角度变化曲线与CGA标准曲线基本一致,验证了数学模型的正确性;通过ADAMS动态仿真,模型能正常行走,验证了驱动函数的正确性,所得的膝关节力矩变化曲线,为后面的控制做准备。研制了相关样机,通过穿外骨骼和不穿外骨骼进行对比试验,观察膝关节角度的变化情况,验证该机构的合理性。     

可穿戴式助力外骨骼质心稳定性的影响因素探究

以第二代外骨骼试验样机为研究对象,通过对髋关节处倾覆力矩的计算,分别进行静态和动态分析,研究影响倾覆力矩的因素。利用控制变量法进行实验,对外骨骼的初始姿态、重物的重量G、重物在背板上的高度h、重物与背板的距离s、双膝蹲-起立的幅度ω及速度v等因素进行分析,对所得数据利用最小二乘法进行拟合,得出倾覆力矩的变化曲线,并与理论计算进行对比,验证实验结果的正确性。实验结果表明:随重物的增加、力臂的增加及下蹲幅度的增加都会使倾覆力矩变大。这一结果为外骨骼背架的优化及人机偕行性的研究提供了依据。     

柔性可穿戴腕部动力手套的设计与分析

动力手套是一种腕部康复训练装置,同时具有辅助的助力功能。康复训练是手腕进行自主康复的一种重要的辅助治疗手段,传统的康复训练装置大多采用电机驱动的刚性外骨骼结构,在运动时急剧变化的冲击力易造成关节二次伤害,同时较大的质量增加了身体的额外负担。基于气动人工肌肉设计并制作了一款柔性可穿戴动力手套装置,能够实现腕关节屈/伸、内收/外展两自由度运动,集康复训练与腕部助力于一体,轻量化柔顺的外骨骼结构提高了其便携性及舒适性。通过嵌入薄膜压力传感器能够感知手掌与物体之间的抓取力,自动实现腕关节助力功能并有效地保护腕部。对腕部进行穿戴静力分析求解手套装置的性能需求参数,并测试气动肌腱的关键指标及手套的整体性能,测试结果表明所设计的动力手套能够满足腕部康复训练要求并具有辅助的助力功能。     

基于可穿戴计算机设备的图书馆新型服务模式

在简单概述可穿戴计算机设备定义和特性的基础上,分析可穿戴计算机设备在图书馆综合服务的应用,构建基于可穿戴计算机设备的图书馆新型服务模式。可穿戴计算机设备作为便携式的智能终端,应用于图书馆,与图书馆计算机管理系统链接,可以采集、传输、分析读者的思想意图和行为习惯,从而不断优化服务环境;可以挖掘、分析、提取、传递等处理操作,实现信息交互,向读者推送信息,快速定位文献,规划最短拿文献的路线,指引读者有效找出文献,增加强服务体验等。基于可穿戴计算机设备构建的图书馆新型服务模式,主要可分为环境单元、用户单元、计算机系统单元3部分,是一种包含环境、读者、系统等3大要素图书馆新型服务模型,可以在智能传感技术作用下对用户、场馆环境以及设备自身的各种参数进行监测,营造最适宜的服务环境;可以灵敏感知用户行为,准确提供个性化需求服务,关注青少年群体、老龄群体以及残疾人士等特殊群体,拥有综合服务保障。基于可穿戴计算机设备的图书馆综合服务新型模式用户交互更便捷、服务内容更加完善、信息管理更加全面,可为图书馆的读者带来更加便利高效的服务体验,馆内的阅读生活变得富有智慧性,推动智慧化、数字化图书馆高质量发展。     

基于ZigBee可穿戴传感器的医疗监护系统

为了实现医疗设备的微型化、医疗监护的无线化,设计基于ZigBee可穿戴传感器的医疗监护系统,它能够扩大病人的活动空间,减轻监护人员的工作强度,降低医疗费用。系统采用病区／监护中心两层结构,利用可穿戴传感器采集病人体温、脉搏等生理参数,数据经过处理后送至无线通信模块,最后由ZigBee无线网络传输至监护中心。经过实验获得了病人生理参数,并与传统测量结果进行了对比。结果表明,系统稳定、可靠,很好地实现了病人生理参数的采集、传输和显示,符合设计要求。     

基于移情方法的新老年可穿戴产品设计研究

本文以新老年为研究对象,从移情角度出发,对新老年用户群体的生理特征、心理特征与认知特性进行探究,发掘新老年用户对智能穿戴的功能需求、交互需求、审美需求和社会需求,补全对新老年人情感的误解而遗漏的诉求,提出新老年用户移情设计研究策略用以指导设计实践.提升养老领域产品的用户体验,进一步拓展新老年人互联网产品设计的角度,使新...     

面向触觉力反馈的可穿戴柔性执行器研究现状

随着最新一代电子产业在可穿戴性、轻便性、舒适性等方面的需求,近年来基于柔性电子材料的执行器设计制造技术已成为商业消费电子和科研领域关注的热点。柔性执行器由柔性材料加工制作,与刚性执行器相比具有更优的轻薄性、柔韧性和适形性,在可穿戴设备的触觉力反馈中可对皮肤产生多种深浅、节拍和加速度可控的多点作用力,协同产生捏、按、拉等触觉行为,并且整体装置轻巧便捷。分类综述针对触觉力反馈的柔性执行器技术,从主体材料和驱动原理两方面对柔性执行器的工作机制和优缺点进行总结,分析了柔性执行器在虚拟现实、教育培训、医疗辅助等领域的应用情况和潜在价值。对用于实现触觉力反馈的柔性执行器的问题和研究难点进行了总结,并得出设计出安全、舒适、美观、安静等性能优良的柔性执行器是促进未来人机交互的研究突破点。     

可穿戴式柔性外骨骼人机智能系统可靠性及应用伦理问题研究

近年来,外骨骼系统已成为机器人、机电一体化、人工智能等研究领域的热点.但值得一提的是外骨骼系统需要人穿戴外骨骼进行操作,外骨骼任何一个"非理性"的动作都可能对操作者造成严重的伤害.因此,外骨骼系统必须有很高的可靠性.本文提出了可穿戴式柔性外骨骼人机智能系统可靠性设计原则,并建议对可能引起伦理争议的系统应用进行约束,为今后柔性外骨骼人机智能系统的发展以及人和智能机器的和谐共存提供参考.