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老年 助力 行走 机构 设计 CAD

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一、课题来源、研究目的（选题的意义和预期应用价值）1课题来源本课题来源于生活实践，该灵感来自生活中的老年辅助行走机构。通过对生活实践的研究，结合机械结构原理进行创新改造。2.课题研究目的和意义本文研究了老年人辅助行走机构的设计。国内外的初步研究计划是：该机制是一种机械结构，戴在人的腿上，可以帮助中下肢的老年人帮助行走。本文对运动过程中人与机器的兼容性进行了详细的分析。提高人机步态的一致性，更好地达到步行的目的。通过对人体物理特征的采样和分析，为该装置的关键部件和实验研究提供了性能基础。经过理论指导，合理设计了机械装置的结构。主要设计包括联轴器设计和变速箱设计。设计机械部件并在每个工作部件的设计上进行模拟测试。本文分析了国内外的研究现状，了解了国内外相关研究的背景，研究进展和未来发展，总结了相关机构研究中仍然存在的问题，从而确定了本文的主要研究内容。以及需要解决的解决方案。关键问题。在此基础上，进行了人体下肢骨骼模型的三维模型设计和这种机构配置。设计的主要步骤如下：研究的目的和意义国内外的研究现状研究的主要内容总体设计机械零件设计要求辅助行走的三维建模分析机构辅助行走机构的尺寸分析和设计辅助行走机构的主要结构设计和主要参数设计计算。 助力行走机构是目前研究领域的一个主要研究对象。它主要用于辅助患有脑血管疾病或神经系统疾病的患者进行下肢的康复训练，帮助他们重获步行能力。它可以在专业的医疗机构甚至在家中使用，使患者获得更强的独立生活能力，并能相当大的提高他们的生活质量。在过去的几年中，助力行走机构在世界各国己经有了很大的发展并取得了相当多的成果，一些企业在其技术开发及投资方面有了很大的投入，下肢康复机器人技术正在向产业化和普及化发展。二、与本课题相关的国内外研究现状（文献综述），预计可能创新的方面1国外研究现状第一次尝试把为残疾人服务的机械系统产品化可以追溯到20世纪的60年代到70年代，实践证明这些尝试都失败了。失效原因主要有2个方面:其一是设计的不理想，尤其是人机接口;另一个不是技术的原因，而是因为单价太高导致了康复机器人产品化的失败。 首先在机械手方面取得了一定的成就，1993年，Lum P.S.等研制了一种称作“手-物体-手”的系统(hand-object-hand system），如图1左图，用来对一只手功能受损的患者进行康复训练。这种双手物理治疗辅助机器包括两个置于桌面上可绕转轴转动的夹板状手柄，其中一个手柄下端连接在驱动电机上，电机可以辅助患者完成动作。 1995年，Lum P.S.等又研制了一种双手上举的康复器如图1右图，用来训练患者用双手将物体举起这一动作。该设备为两自由度连杆结构，当患者双手握住手柄将其举起时，设备既可测量被举物体的垂直位置及倾斜角度参数，也可以在左手(患侧手)无法产生足够大的力时予以辅助，机器所施加的力可以按患者的需要改变，从而保持上举动作的平衡。图1手-物体-手训练系统 老年助力行走机构技术有了较大的发展，从技术上能够较好地满足各种残障人士和老年人的需要，但是在实用能力上还需要进一步完善和提高。 老年助力行走机构在欧美等发达国家得到了科研工作者和医疗机构的普遍重视，许多研究机构都开展了有关的研究工作，近年来取得了一些有价值的成果。我国对康复机器人的研究起步比较晚，辅助型康复机器人的研究成果相对较多，康复训练机器人方面的研究成果则比较少。2国内研究现状国内在下肢机器人方面的研究起步较晚，所取得的成果也不多。目前的研究机构主要集中在上海大学、浙江大学和哈尔滨工程大学等。具有代表性的是，哈尔滨工程大学开发的辅助型下肢康复训练机器人和浙江大学开发的可穿戴式的下肢步行外骨骼。自2004年开始，中科院合肥智能机械研究所开始从事这方面的相关研究工作。 2002年，哈尔滨工程大学机电一体化研究所研制了一种下肢康复训练机器。该机器人由三自由度步态机构、姿态机构和重心平衡机构等组成。其优点是可实现脚的姿态调整，在机器人的远程控制技术、虚拟现实技术及减重控制策略方面进行了实验或仿真研究，后续研制并开发了可与该机器人配合使用的四自由度绳索牵引骨盆运动并联康复机器人。3创新点老年助力行走机构设备”是应用穿戴式技术对日常穿戴进行智能化设计、开发出可以穿戴的设备的总称鞋等，机械腿的研究是步行机器人研究的核心内容。步行机器人是一个交叉学科的研究，它涉及仿生学、机械学、控制学及信息处理技术等。步行机器人在多个行业具有很多应用优势，逐渐成为国内外机器人研究领域的一个热点。步行机器人与其他履带式、轮式机器人相比，具有以下的运动特性。 (1)步行机器人具有良好的地面自适应性 步行机器人可以在复杂的地形上利用离散的点来选择最优的地面支撑点，并且可以跨越一定的障碍物。 (2）步行机器人的腿部运动系统比较稳定 步行机器人的腿部运动系统可以保证身体相对地面的稳定，因其腿部具有多个自由度，灵活性大，同时可以通过调节腿的伸展度来调整重心，因此不易翻倒，稳定性高。 仿人机器人作为步行机器人的一种形式，是提高机器人机动性和节省能源的一条重要途径。仿人机器人是机器人研究领域最高研究成果的代表。4参考文献：1李威,穆玺清.机械设计基础M.北京: 机械工业出版社,2019.1-330.2郝用兴,苗满香.机传动控M.武汉:华中科技大学出版社,2010.19-43.3邓楚慧.穿戴式下肢老年助力行走机构机构分析及优化设计:D.武汉:华中农业大学出版社，2005.4成大先.机械设计手册M.北京:化工工业出版社,2014.1-1500.5龚良贵.工程力学( 修订版)M. 北京: 清华大学出版社,2015.1-218.6吴宗泽.机械设计课程设计手册M. 北京: 高等教育出版社,2016.1-98.7周建方.材料力学机械工业出版社D.北京：普通高等教育机电类规划教材，2012.18王洪欣.机械设计工程学(). 徐州:中国矿业大学出版社, 2014 9唐大放.机械设计工程学(). 徐州:中国矿业大学出版社, 201410余联庆.基于仿生研究的步行机缓冲型腿机构设计M.1671.512( 2005) 06.0105.0311金振林.六足步行机器人的并联机械腿设计M.江西：江西工业出版社，193张萌.基于产品族的机械产品模块化配置设计关键技术研究M.北京:国防科学技术大学出版社，204N.CockCan.abatteryoffunctionalandsensorytestscorroboratethesensorineuralcomplaintsofsubjectsworkingwithvibratingtoolsj.InternationalArchivesofOccupationalandEnvironmentalHealth,2000.06.15.15Pascal Poisson.Observation and analysis of 57 lockout procedures applied to machinery in 8 sawmillsj.Safety Science,2015.02.15三，研究的主要内容与可行性分析1研究内容（1） 通过对国内外技术调查取样分析，为装置关键部件和试验研究等层面提供了性能依据，在经过理论的指导合理的设计出机械装置的结构。（2） 机械设计主要设计包括有结构设计，强度校核等，通过对各工作部件的理论分析,进而对老年助力行走机构的性能作出优化设计。在对行走机构舒适性理论进行归纳总结基础上，把舒适性理论运用到本课题的行走机构舒适性研究中。2可行性分析该设计模型通过对人体的机能分析设计了14个旋转对，7个单下肢，脚的关节具有正交的屈曲和伸展功能，伸展和旋转功能。此外，凸轮滑槽和滑动副机构设计在大腿位置。两个机械腿可以摆动，并且可以完成行走过程。摆动的最大角度可以为45度，以确保人可以正常行走，并且表面光滑且没有粗糙的部分，既美观又安全，因此可以舒适地穿着机械腿。模型整体装配图及模型腿部如图所示。两个机械腿可以摆动，并且可以完成行走过程。摆动的最大角度可以为45度，以确保人可以正常行走，并且表面光滑且没有粗糙的部分，既美观又安全，因此可以舒适地穿着机械腿，故可以得到的结论是方案可行。四、本课题研究的主要方法和步骤1研究的主要方法：（1） 文献研究法：根据研究主题，通过搜索文档获取技术数据，通过以往的研究成果分析出最佳技术方案。（2） 定量分析法：根据调查结果制定出技术攻关，依据工作原理制定出力学或者材料学分析论证。（3） 模拟法：通过使用3D建模平台组装零件，创建类似的模型，然后用于研究机械模型的一些基本特征。2研究的主要步骤：（1）根据设计参数要求，理清设计思路，抓住设计要领。（2）初拟总体设计方案。（3）机构设计及受力分析。（4）助力行走机构系统设计及仿生运动功能的实现。（5）确定各零件结构尺寸，完成零件图。（9）完成装配图。五、研究进度安排1.2019年10月23日-2019年10月28日，查阅文献资料或进行市场调研。 2.2019年10月29日-2019年11月03日，确定设计方案，完成论文主体框架。3.2019年11月04日-2019年12月15日，完成设计初稿。4.2019年12月16日-2020年01月02日，绘制工程图，完成修订初稿。5.2020年01月03日-2020年02月20日，优化、细化初稿，完成修改稿。6.2020年02月21日-2020年03月15日，整理设计材料，完成设计终稿。7.2020年03月16日-2020年04月20日，完成毕业设计定稿，准备答辩。6、 指导教师意见施万春同学通过查阅与本研究方向有关的文献，基本上了解了论文题目所涉及的知识理论，参考文献数量符合要求。开题报告详细说明了论文研究的意义、目的、研究的主要内容，应用的理论知识和方法手段及预期取得的成果符合要求，同意开题。指导教师签字：年 月 日七、院（部）本科毕业论文（设计）工作领导小组意见该论文选题较好，具有重大理论和实践意义；前期准备较充分；研究内容较为充实；研究方法较合理；研究重点较明确，符合论文开题计划的要求，经评审和表决，评审小组一致通过论文开题，同意该论文进入下一步研究工作。 签章：年 月 日7摘 要: 本文基于节省材料，低成本，简单安全和高效的原则。它基于老年人辅助步行机制的设计和开发。基本工作如下：通过对国内外技术调查的抽样分析，对设备的关键部件和实验研究提供了其他层次的性能依据，并在理论指导下合理设计了机械设备的结构。主要设计包括结构设计，强度检查等，通过对每个工作部件的理论分析，然后得出老年人辅助行走机构的性能。进行优化设计。在对行走机构舒适性理论进行总结的基础上，将舒适性理论应用于该主题行走机构舒适性的研究。关键词：行走机构 机械装置 舒服性Abstract:On the principle of saving materials, low cost, safe and simple, and high efficiency, the text is based on the design and development of the old-age assisted walking mechanism. The basic work is as follows: Through the sampling and analysis of domestic and foreign technical investigations, the key components of the device and The experimental research and other aspects provide the performance basis. After the theoretical guidance, the structure of the mechanical device is designed reasonably. The main design includes structural design, strength check, etc. Through the theoretical analysis of each working part, the elderly assisted walking mechanism The performance is optimized. On the basis of summarizing the theory of the comfort of the walking mechanism, the comfort theory is applied to the study of the comfort of the walking mechanism of this subject.Keywords:Walking mechanism Mechanical device Comfortiii目录1.1研究背景1.2老年助力行走机构研究历史1.3国外研究现状1.4国内研究现状1.5研究的主要方法2穿戴式机械腿机构运动分析2.1引言2.2人体下肢骨骼模型2.3 骨骼的运动与下肢关节3穿戴式机械腿机构设计3.1穿戴式机械腿设计3.1.1三维模型设计3.1.2膝关节、踝关节及脚部设计3.1.3下肢连接器3.1.4大小腿弹簧助力器及保护3.1.5下肢骸部设计3.1.6 腿部固定4强度校核4.1 关节旋转连接器受力分析总 结参考文献致谢ii1 绪论1.1研究背景由于中国人的饮食习惯，在中老年人中有大量脑血管疾病或神经系统疾病的患者，这些患者大多数会出现后遗症，例如偏瘫或步行障碍。此外，据统计，目前中国有8400万老年人和4000万有康复需求的人。据估计，由交通事故引起的步行障碍物的数量每年增加一百万以上,正确而科学的康复训练在肢体运动功能的恢复起着重要作用。由于大脑相对较软，因此医学可以使患者通过特定的任务训练来执行适当的重复活动，从而进行深度学习，以维持和维持正确的动作来重建大脑皮层。负重步态训练的治疗方法是根据上述原则，训练患者并取得良好的临床效果，是下肢康复医疗的主要方法。在该训练中，使用了悬挂式减肥设备来操作可移动平台，以帮助患者完成步行锻炼。悬挂系统可以减轻下肢对患者身体的负担，可以在康复治疗师的帮助下进行康复训练。在培训过程中，两名治疗师通常需要相互配合。治疗师帮助并促进患者的下肢在患者侧摆动，确认脚后跟首先接触地面，防止膝盖过度伸展，并确保双腿的站立时间与步长对称；转移，从而确保屈伸，骨盆旋转和直立。减肥步行训练可以更好地恢复肢体功能，但是治疗师在患者的“动手”训练方法上存在一些问题。1.2老年助力行走机构研究历史1980年代是老年人电动助行器研究的早期阶段。美国，荷兰和瑞士是老年人辅助行走机制研究的世界领导者。自1990年代以来，全球20余所大学的实验室和康复医学机构就基于机电一体化机器人技术的下肢康复训练系统进行了研究和实验研究，1993年，Lum P.S.等。开发了一个称为“手”的系统对象。如下图1.1的左图所示，它用于受损患者的康复训练。双手理疗辅助装置包括两个夹板状的手柄，它们放置在桌子上，并且可以绕旋转轴旋转。手柄的下端之一连接至驱动马达，该马达辅助患者执行动作。1995年，Lum P. S.等人，设计了一种双手康复装置，患者只需用双手举起物体。该设备是两自由度链接结构，保持举升运动的平衡，如下图1.1右侧所示，图1.1 手.物体.手训练系统1.3国外研究现状 瑞士HOMCOMA医疗设备与瑞士的Balgrist医学院的康复中心合作，设计出一种类似于机械腿的机械装置，整个系统通过平行四边形连杆与跑步机悬挂系统相连，从而保证了稳定性和可靠性，为了适应不同患者的需求，可以调节机器人的关节，如图1.2所示。图1.2 LOKOMAT机械腿1.4国内研究现状2002年，哈尔滨工程大学机电学院开发了下肢康复训练机器人的原型，如图1.3所示。该机器人由三自由度步态机构，姿势机构和重心平衡机构组成。优点是可以实现脚的姿势调节，并在遥控技术，虚拟现实技术和机器人的减肥控制策略以及四级运动控制技术上进行了实验或仿真研究。 图1.3下肢康复训练机器人 图1.4 助力机械腿2008年，上海大学机械工程学院开始研究可穿戴机械腿，其中一条腿具有两个自由度，即踝关节和膝关节的屈伸。图1.4显示了由电动缸驱动的下肢机构。浙江大学设计了一套下肢康复医学外骨骼，如图1.5所示,该系统在脚踝关节和关节中具有两个自由度，由伺服电机驱动并由单独的驱动器控制。图1.5 伺服电动驱动的下肢康复医疗外骨骼1.5研究的主要方法（1）查阅有关专业权威文献。借用相关参考书以了解老年助力行走机构的基本结构；（2）调查国内外现有老年助力行走机构的结构设计实例，了解国内外行业的发展状况；（3）要查询与该主题研究有关的一定数量的中文和英文资料，就需要现代文献检索系统和能够检索互联网文献的能力；（4）认识到老年助力行走机构的工作原理和运动原理，以及老年助力行走机构机械传动关键部件的参数选择和设计；（5）检查小型老年助力行走机构传动装置主要部件的强度，绘制主要机构的装配图，并绘制主要部件的零件图；（6）及时与导师沟通，分阶段汇报工作，发现问题，及时解决问题。全面利用现有条件，更好地满足设计要求；2穿戴式机械腿机构运动分析2.1引言机械底脚的结构设计必须是一个挑战。由于机械脚的特性。耐磨性决定了它需要更合理的机构设计。机构设计的优缺点直接影响佩戴舒适度，机构的功能设计应反映下肢骨骼的运动特性。由于人体生物骨骼的关节结构，运动的形式和步行运动的特征是外骨骼设计的基本基础。通过分析人体骨骼模型和关节运动，建立了人体的简化模型。通过研究这些特征，设计了一种舒适，灵活且可靠的外骨骼机制，以实现与人体运动的协调。2.2人体下肢骨骼模型骨骼最基本的功能是支撑和运动，关节是骨骼之间的关节，它决定了骨骼。运动链的运动形式。人类下肢的骨骼运动链是主要由旋转组成的串并联混合结构。人类下肢的骨骼运动包括许多机构运动学。基于生物骨骼运动模型，建立了下肢追随者的外骨骼机制模型。2.3 骨骼的运动与下肢关节要研究人体运动学，首先必须建立一个参考系。通常是临床医学，体育运动和人体运动研究使用如图2.1所示的三维坐标系：参考系由三个轴和三个侧面组成：矢状轴，冠状轴（额轴），垂直轴；矢状，冠状（额）和水平（十字）。在该参考系下，关节的基本运动形式通常分为屈曲/伸展，内收/外展，回旋和环面旋转。 图2.1 人体基本平面及轴线 图2.2 人体下肢骨骼与关节如图2.2所示，决定下肢运动的主要关节包括踝关节，膝关节和踝关节，所有这些都是活动关节。其次，脚和脚踝还包括一些固定的和活动较少的关节，它们还具有一定的调节功能。为简单起见，在设计外骨骼时并未考虑这些关节。膝关节的生理结构也是球形关节。由于膝盖韧带的紧绷，它只能在矢状平面内移动，如图2.3所示。 图2.3膝关节结构踝关节由肱骨远端关节表面，脂肪关节远端关节表面和距骨滑轮关节表面组成，屈曲关节，运动轴横向于骨骼的横向轴。踩在关节上的方法是，距骨块节的平面形状决定运动的小范围，并且可以执行背屈，爪屈和内翻和外翻运动。在矢状面中，背屈为10度至20度，习惯为25度和30度。可能会有轻微的旋转，内收和外展以及侧身运动。矢状面中踝关节的屈伸轴从内侧到外侧略微倾斜,如图2.4所示，步行的步骤分为单相支撑阶段和双相支撑阶段两个阶段。在单腿支撑阶段，一只腿与地面接触，另一只腿在摆动。因此，该时期也称为一条腿的摆动阶段。它从一只脚离开地面开始，到同一只脚与地面碰撞时结束。在人类步行中，单腿支撑阶段占80。跨步时间的90。双腿支撑阶段是双腿同时接触地面的阶段。在人类行走中，这种状态仅占步幅的10.20。从图2.4可以看出，单相支持周期较长，而双相支持周期较短。至于单个下肢，它进一步分为支撑阶段和摆动阶段。如上所述，在单相支撑期间，一条腿占用了一部分跨步时间并与地面接触。这是支撑阶段，即支撑腿。支撑身体，改变前进速度。图2.4 单腿步行运动序列及状态划分从机械性能的角度来看，当人走路时，通过后脚在地面上的作用来实现人与地之间的对接，当人的前脚接触地面时，会阻碍地面对人的影响。它向前移动，因此会导致负加速度，即人会减速。人们不断前进，在前进过程中，推力发生周期性变化，加速度周期性变化。随着重心的向前移动，向前的步幅动作最终完成。3穿戴式机械腿机构设计 3.1穿戴式机械腿设计外骨骼链接的大小取决于佩戴者骨骼和关节的大小。根据上一节，人体各部分长度的相对比例基本上是固定的。根据图3.1，一个人的总身高估计为H，脚踝关节的中心距离为0.191H，脚踝关节与地面的距离为0.530H，即距膝盖的距离接地点为0.285H，接地点为0.039H。可以得到关节之间的相对长度，即大腿的长度为0.245H，小腿的长度为0.246H，脚的底部距关节中心为0.039H。在配置设计中，充分考虑了高兼容性。它的内部适应性强，因此连杆的尺寸应可调。例如，大多数人的身高在155.185厘米之间，因此大腿和小腿连杆的长度范围应允许约10厘米的可调范围。3.1.1三维模型设计该模型具有14个旋转对，7个单下肢，3个自由度用于骨骼关节的弯曲，伸展和旋转，1个自由度用于膝关节和3个自由度用于足部弯曲，伸展和旋转。此外，在大腿位置设计了凸轮滑槽和滑动辅助机构。模型的整体装配图和模型支脚如图3.1和3.2所示。图3.1 模型整体装配图两个机械腿可以摆动，并且可以完成行走过程。摆动的最大角度可以为45度，以确保人可以正常行走，并且表面光滑且没有粗糙的部分，既美观又安全，因此可以舒适地穿着机械腿。图3.2 模型腿部 腿部模型包括大小腿，3个关节型，开孔是为了调整长度，因为人的身高有高矮，下面会对大小腿和关节型做详细说明。3.1.2膝关节、踝关节及脚部设计 膝关节有1DOF，完成沿额状轴的较大幅度的屈伸活动，可通过调整穿戴位置与骨骼膝关节同轴。膝关节的三维设计如图3.3所示。图3.3 膝关节设计接头的旋转范围大，易于安装。更安全，更美丽。但是，这种类型的关节润滑是最重要的。中间没有球，所有球都与表面接触。必须定期添加润滑剂以减少表面粗糙度。脚踝设计与脚踝关节具有相同的问题。考虑到脚踝的空间位置和脚的连接，设计紧凑且贴近人体，从而减少了偏差。三关节运动的外侧沿小腿连杆的方向从上到下排列，即弯曲和伸展运动对，伸展运动对和旋转运动对。屈伸关节运动与骨骼踝关节的屈伸运动一致。检测鞋子与脚表面的结合。脚踝设计，安装效果如图3.4、3.5和旋转接头3.6所示。图3.4脚踝设计 此脚踝solidworks 3维图，结构比较符合人的小腿部分，与人体协调，设计也比较美观。图3.5 脚踝安装效果图脚踝关节，跟上面关节型一样，它也有转动幅度大，安装方便，还比较安全美观等特点，同样，润滑是最重要的，中间没有滚珠，都是面与面接触，所以设计这种模型，也需要定期加润滑油，减少表面粗糙度。图3.6 旋转连接器通过大腿和小腿的踝部结构以及膝关节的紧密度，使外部骨骼紧密地磨损，使人体的膝关节同步，并且协调误差小。人体分别在大腿和小腿部位的相对适当的空间位置接近链接。脚的设计与普通鞋相同，因此人的脚可以穿透，固定而不打滑，并且可以在脚的两侧开孔，以便可以安装脚夹，从而可以固定脚。固定，如图3.7所示。并采用3.8脚夹设计。图3.7 脚部设计图 此结构最容易设计错误的是安装两侧小孔的螺钉，我们需要安装螺钉，但是螺钉头较大时，容易抵触地面，使穿戴着行走不舒适，所以此点要注意。图3.8 脚夹子设计图 其中脚夹子开孔处，插入螺纹，使得两个对应的孔对齐，然后直接使用螺钉固定。材料我使用一般牛皮材料，为了实用该机构的人，能够舒服地穿上。3.1.3下肢连接器 根据人的身高情况，我们只需要两个转接最前面的孔对齐，然后，插入螺钉，最后固定，同理可以得出矮身高的大小腿长度。如下图3.9连接器所示图3.9连接器3.1.4大小腿弹簧助力器及保护 此装置需要用到助力器，通过研究得出，我使用四根弹簧连接，使得人在步行时能够得到助力，考虑到，弹簧直接裸露到外面，与人体直接接触，我们需要管子，把它们套在里面，保护人体，这样既能够得到助力，又能起到保护，如图3.10弹簧，3.11管子。图3.10 弹簧 弹簧，我使用了4根，其最大作用就是助力，作为支撑使用该机构人的外力机，我这弹簧跟一般弹簧不同，我两端生成圆环，目的就是能套上旋转连接器突出的圆柱体。图3.11 管子管子我使用了3个，大腿位移大，相互对插，里面装弹簧，而小腿处通过自己研究及参考人体运动规律，小腿位移小，我直接连接上，就是单单作为保护装置，不过，下面管子使用塑性材料，可以满足一般形变。3.1.5下肢骸部设计为了消除骨骼关节的两个关节的磨损干扰，在背部增加了向后旋转关节。骨架关节的3DOF位置关系如图3.12所示。矢状面运动范围大，并且必须充分脚的内收和外展运动，因此装配设计必须充分考虑空间关系和极限。根据结构设计的要求，伸展关节位于背部，其轴线与屈伸关节轴线在穿着者骨骼关节的中心交汇。旋转位于腿外侧屈伸关节的上部。并通过人体模型的中心关节。机械零件的设计和安装效果如图3.13所示。图3.12 骸关节的3DOF位置关系图3.13 骸部机械设计图 其中腰带扣，跟上下连接器相同，需要调节大小，因为人的体形有胖瘦，所以，我在两端开了几个孔，跟腰带对齐。其中3.14为腰带，3.15为腰带扣。腰带扣的目的是固定腰带，通过两者孔对齐情况，使得它的腰部可以调整。图3.14 腰带3.15为腰带扣3.1.6 腿部固定 顶部带有螺纹的突出圆柱体连接到适配器上的一个小孔，因此，大腿和小腿都不会离开设备。中间开有两个小孔。为了使绳索通过，可以将其固定在两个大腿和小腿上，如图3.16所示。图3.16 腿固定器4强度校核4.1 关节旋转连接器受力分析在执行强度检查时，根据特定的载荷和应力条件，通过SolidWorks的应力分析，您可以全面直观地查看机构的强度检查。在下面的图4.1中，绿色是夹具的位置，红色是从圆柱体伸出的力。图4.2显示了计算得出的应力，图4.3显示了位移。图4.4显示了安全系数。图4.1 关节转接器受力情况图4.2 SimulationXpress Study.应力.Stress图4.3 SimulationXpress Study.位移.Displacement总 结本文研究了老年人的辅助步行机制的设计。国内外的初步研究计划是，该机制是一种机械结构，可以戴在人的腿上，以帮助下肢老年人帮助他们行走。本文分析了运动过程中人机之间的兼容性。提高人机步态的一致性，更好地达到步行的目的。通过采样和分析人体的物理特性，为该设备的关键部件和实验研究提供了性能基础。经过理论指导，合理设计了机械装置的结构。主要设计包括联轴器设计和变速箱设计。为了设计每个工作部件，对机械设备进行了原型设计和仿真。鉴于研究能力有限，老年人助行器结构优化等关键因素有待进一步完善。希望在未来，我们可以更多地了解相关知识，将老年人助行器的方向与智能控制相结合，使老年人助行器向更好的方向发展。参考文献1李研彪.新型拟人机械腿的参数优化M.北京:中国轻工业出版