智能上肢假肢結(jié)構(gòu)設(shè)計與分析.pdf

1、本文主要對智能上肢假肢進行了設(shè)計和研究。該智能上肢假肢可以幫助殘疾人士，尤其是上肢殘疾人士實現(xiàn)基本的生活自理。該假肢機械機構(gòu)包括肩部機構(gòu)、大臂、小臂、氣動平衡機構(gòu)、手部機構(gòu)。其自由度為6個，分別為大臂前后擺動、大臂旋轉(zhuǎn)、肘部彎曲、小臂旋轉(zhuǎn)、腕部轉(zhuǎn)動、手部開合。該假肢設(shè)計具有空間結(jié)構(gòu)緊湊、不干涉、不自鎖、重量輕、效率高、所需驅(qū)動力矩大大降低等實用技術(shù)特點。
　　按照人機工程學(xué)的理論、負載能力和工作空間的要求，設(shè)計了智能上肢假肢的本體

2、機械結(jié)構(gòu)和各個關(guān)節(jié)運動方式及驅(qū)動方式。通過理論計算獲得各關(guān)節(jié)所需的驅(qū)動力矩，初步選用各驅(qū)動電機，借助SolidWorks軟件進行假肢各零部件的三維建模，獲得假肢的整體裝配體，并對其賦予質(zhì)量等參數(shù)，檢查結(jié)構(gòu)設(shè)計的合理性。利用MATLAB軟件，借助混合遺傳算法，對假肢大臂的擺動運動重力矩平衡以及肘部彎曲運動重力矩平衡進行了優(yōu)化計算，求得氣動平衡機構(gòu)的安裝位置和最佳氣動桿推力。結(jié)合智能上肢假肢的機械結(jié)構(gòu)形式，運用 D-H方法為假肢建立運動學(xué)方

3、程，獲得其運動方程正解，開發(fā)了一種實現(xiàn)智能上肢假肢對隨機目標進行空間定位的方法，以及用蒙特卡洛法分析了假肢的有效工作空間，并開發(fā)了一種多自由度假肢關(guān)節(jié)空間參數(shù)的求解方法。運用 ADAMS軟件，對假肢三維虛擬樣機大臂擺動關(guān)節(jié)、肘部彎曲關(guān)節(jié)和腕部彎曲進行虛擬樣機力學(xué)仿真，輸出關(guān)節(jié)所需驅(qū)動力矩，結(jié)合重力矩平衡，為舵機的選型提供理論參考。使用 ANSYS軟件，對假肢關(guān)鍵零部件進行靜力學(xué)分析，獲得其應(yīng)力應(yīng)變云圖及參數(shù)，驗證零部件在工作狀態(tài)下的可靠