智能上肢假肢結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與分析.pdf

1、本文主要對(duì)智能上肢假肢進(jìn)行了設(shè)計(jì)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(shí)現(xiàn)基本的生活自理。該假肢機(jī)械機(jī)構(gòu)包括肩部機(jī)構(gòu)、大臂、小臂、氣動(dòng)平衡機(jī)構(gòu)、手部機(jī)構(gòu)。其自由度為6個(gè)，分別為大臂前后擺動(dòng)、大臂旋轉(zhuǎn)、肘部彎曲、小臂旋轉(zhuǎn)、腕部轉(zhuǎn)動(dòng)、手部開合。該假肢設(shè)計(jì)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(dòng)力矩大大降低等實(shí)用技術(shù)特點(diǎn)。
　　按照人機(jī)工程學(xué)的理論、負(fù)載能力和工作空間的要求，設(shè)計(jì)了智能上肢假肢的本體

2、機(jī)械結(jié)構(gòu)和各個(gè)關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)方式及驅(qū)動(dòng)方式。通過理論計(jì)算獲得各關(guān)節(jié)所需的驅(qū)動(dòng)力矩，初步選用各驅(qū)動(dòng)電機(jī)，借助SolidWorks軟件進(jìn)行假肢各零部件的三維建模，獲得假肢的整體裝配體，并對(duì)其賦予質(zhì)量等參數(shù)，檢查結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的合理性。利用MATLAB軟件，借助混合遺傳算法，對(duì)假肢大臂的擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)重力矩平衡以及肘部彎曲運(yùn)動(dòng)重力矩平衡進(jìn)行了優(yōu)化計(jì)算，求得氣動(dòng)平衡機(jī)構(gòu)的安裝位置和最佳氣動(dòng)桿推力。結(jié)合智能上肢假肢的機(jī)械結(jié)構(gòu)形式，運(yùn)用 D-H方法為假肢建立運(yùn)動(dòng)學(xué)方

3、程，獲得其運(yùn)動(dòng)方程正解，開發(fā)了一種實(shí)現(xiàn)智能上肢假肢對(duì)隨機(jī)目標(biāo)進(jìn)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(yùn)用 ADAMS軟件，對(duì)假肢三維虛擬樣機(jī)大臂擺動(dòng)關(guān)節(jié)、肘部彎曲關(guān)節(jié)和腕部彎曲進(jìn)行虛擬樣機(jī)力學(xué)仿真，輸出關(guān)節(jié)所需驅(qū)動(dòng)力矩，結(jié)合重力矩平衡，為舵機(jī)的選型提供理論參考。使用 ANSYS軟件，對(duì)假肢關(guān)鍵零部件進(jìn)行靜力學(xué)分析，獲得其應(yīng)力應(yīng)變?cè)茍D及參數(shù)，驗(yàn)證零部件在工作狀態(tài)下的可靠