人类负重外骨骼论文
外骨骼减重原理
外骨骼减重原理宝子们！今天咱们来唠唠外骨骼减重这个超有趣的事儿。
你有没有想过，就像超级英雄有超酷的装备一样，外骨骼也能帮我们轻松减重呢？咱先来说说啥是外骨骼。
外骨骼呀，就像是给人穿上了一层机械的“外壳”。
这层外壳可不得了，它可不是简单的装饰品。
想象一下，你背着一个超级重的包，感觉自己都要被压垮了，这时候外骨骼就像一个贴心的小助手蹦出来啦。
外骨骼减重的原理呢，有一个很关键的点就是力量的传递和分担。
你看啊，我们人体在承受重量的时候，主要是靠肌肉、骨骼这些来支撑。
可是我们的肌肉力量是有限的呀。
外骨骼呢，它就像是一个力量的传递大师。
当你穿上外骨骼后，它会把你身上的重量，比如说你背着的重物或者是自身的体重，巧妙地分散开来。
就好像你有一群小帮手，原本都压在你身上的重量，现在被这些小帮手们分别承担了一部分。
比如说，外骨骼在腿部这个部分，它可以分担你腿部承受的压力。
当你走路或者抬腿的时候，外骨骼会根据你的动作，恰到好处地给你的腿部提供一个向上的助力，就好像有一双无形的大手在轻轻托着你，让你的腿不会那么累。
再说说外骨骼的结构设计。
它的结构就像是精心打造的一个机械骨架。
这个骨架的关节部分可都是有大学问的。
就像我们人的关节一样，外骨骼的关节也能够灵活地转动。
但是呢，它在转动的同时，还能够储存和释放能量。
这怎么理解呢？就好比是一个小小的能量仓库。
当你下蹲的时候，外骨骼的关节会把这个过程中的能量储存起来，就像把小水滴收集到一个小瓶子里一样。
然后当你起身的时候呢，它又把储存的能量释放出来，帮助你更轻松地站起来。
这就好像是有人在你背后轻轻推了你一把，是不是很神奇呢？还有哦，外骨骼的传感器也是减重的大功臣。
这些传感器就像是外骨骼的小眼睛和小耳朵。
它们能够敏锐地感知到你的动作意图。
比如说，你想要向前迈一步，传感器就会迅速捕捉到这个信息，然后告诉外骨骼的其他部分：“主人要迈步啦，我们得赶紧帮忙。
”于是，外骨骼就会根据这个信息，调整它的助力大小和方向。
含储能元件辅助负重人体下肢外骨骼的机构设计及力学性能研究
含储能元件辅助负重人体下肢外骨骼的机构设计及力学性能研
究
辅助人体承重的下肢外骨骼是指可穿戴于人体之上并扩展其下部肢位运动能力,减少人体骨骼负载及关节转矩的外骨骼,但传统下肢外骨骼存在质量大、续航时间短、适应性差的问题,无法在山地、丘陵等复杂地形下使用。
本文提出了一种含储能元件辅助负重的闭链人体下肢外骨骼,该外骨骼通过借鉴人体蓄能策略,增设仿生储能元件以提高人体能耗比,并以人体关节为驱动源,实现辅助人体长时间远距离负重行走。
首先,根据人体特性提出了三种下肢外骨骼的初选方案,通过ADAMS对各方案的仿真分析确定了最终的运动方案。
该方案确定了由主体框架及储能元件组成的机械结构,并对下肢外骨骼的运动方案进行了结构设计。
其次,用封闭矢量法建立该下肢外骨骼的运动学模型,对人体和下肢外骨骼进行静力学分析,并用MATLAB软件对下肢外骨骼静力学求解。
进而结合人体行走特性,设计带有预紧力的变刚度弹簧为仿生储能元件,同时以一个步态周期内,人体腿部各关节总有效转矩最小为目标,采用逐步搜索法确定最优弹簧刚度。
最后,通过ADAMS软件动力学仿真验证下肢外骨骼数学模型的正确性,并根据下肢外骨骼总体设计加工制造第一代原理样机,达到20kg负载减重95%、减少人体关节总有效转矩13.4%;40kg负载减重80%,减少人体关节总有效转矩11.9%的效果。
通过人体穿戴实验得出该外骨骼可大幅提升人体能源利用率,改善了传统下肢外骨骼续航时间短、环境适应性差、承载能力小、动态性能差、笨重、能耗大的问题。
外骨骼的作文
外骨骼的作文
《外骨骼的奇妙世界》
嘿，朋友们！你们知道外骨骼吗？这玩意儿可太神奇啦！
记得有一次，我在电视上看到一个关于外骨骼的纪录片。
哇塞，那里面的外骨骼就像是超级英雄的装备一样！我看到那些原本行动不太方便的人，穿上外骨骼后，竟然能灵活自如地行走、甚至跑起来了呢！那感觉就像他们突然获得了一种超能力。
镜头里，有个大叔坐在轮椅上很多年了，生活中有很多不便。
但当他穿上外骨骼的那一刻，我看到他脸上露出了惊喜的表情。
接着，他试着慢慢站起来，一开始还有点摇晃，就像小孩子刚学走路似的，让人忍不住为他捏一把汗。
但慢慢地，他走得越来越稳，还能迈开大步往前走了呢。
他开心得像个孩子得到了最心爱的玩具，那笑容别提多灿烂了，就好像阳光一下子洒满了他的世界。
而周围的人也都为他欢呼鼓掌，那场面真是温馨又感人。
外骨骼啊，它可真是科技的奇迹。
它就像是给人们加上了一层神奇的保护衣，让那些可能被身体限制住的梦想又有了飞翔的可能。
我真希望以后外骨骼能够越来越普及，帮助更多的人重新找回自信和快乐，去体验生活中更
多的精彩呀！这就是我对外骨骼的感受，真的觉得它超级神奇，也超级有意义呢。
这就是外骨骼的奇妙之处啊，让人忍不住感叹科技的力量真是强大！。
外骨骼机器人负重机理研究及动力学分析
本章小结 ...................................................... 36
III
北京理工大学工程硕士学位论文
第 4 章 外骨骼机器人动力学分析 .............................. 37
4.1 外骨骼机器人数学模型的建立 .................................... 38 4.1.1 4.1.2 4.2 D-H 坐标系建立方法 ..................................... 38 外骨骼坐标系建立 ....................................... 40
adamssimulationanalysis北京理工大学工程硕士学位论文iii目录11本文研究背景目的及意义111背景介绍112本文的研究目的及意义12国内外研究现状及发展趋势121国外研究现状122国内研究现状1113本文研究内容1421人体下肢解剖学概述1422下肢关节运动机理研究1523人体步态分析1824外骨骼机器人设计22241外骨骼机器人结构设计23242外骨骼驱动方式及驱动关节确定24243外骨骼总体建模2525本章小结2731步态周期中外骨骼机器人负重状态分析2732外骨骼机器人负重机理分析29321外骨骼机器人负重行走时能量分析29322外骨骼机器人动力学方程31323外骨骼机器人负重助力机理分析3433本章小结36北京理工大学工程硕士学位论文iv3741外骨骼机器人数学模型的建立38411dh坐标系建立方法38412外骨骼坐标系建立4042外骨骼机器人动力学方程建立43421单脚支撑态动力学方程45422双脚支撑态动力学方程4843外骨骼机器人动力学分析52431外骨骼机器人机构与人体相似性分析52432拉格朗日方程求解52433结果分析5544本章小结外骨骼机器人adams仿真分析5951仿真方法概述5952人机协同情况仿真分析60521仿真模型建立60522驱动函数设计62523模型运动仿真62524仿真结果分析6353外骨骼机器人动力学及助力效果仿真分析66531adams动力学仿真分析66532动力学方程计算力矩与adams仿真力矩对比分析68533外骨骼助力效果分析7054本章小结71结论72北京理工大学工程硕士学位论文74致谢77北京理工大学工程硕士学位论文绪论11本文研究背景目的及意义111背景介绍外骨骼技术来源于生物学中外骨骼
人体负重外骨骼装置研究进展及发展趋势
既拥有人的智慧又能承受重载的机器 ，可 以很 大程度地提高部队的作战能 力 在民用方而 ，
用途 更广 ２ ０ ０ ８年 的 汶川 地震 救 援 中 ，由于 车 辆 难 以进 入 ， 大 量 人 员滞 留震 区 无法 得 到救 援 ，
其 研 制 特 点 ， 简述 了人 体 负 重 外 骨骼 装 置 的 研 究 方 向 和 相 关 主要 内容 ， 并对 人 体 负重 外 骨 骼 装 置 的发 展
方向进行 了展 望，为人体 外骨骼 装置的研 究提供 了参 考． ＝
关键词：人体 负重外骨骼 装置；运动 学；机器人 ；能 和耐 力有 限 ，大 量 的 军 事物 资 无
器替代人工 ，其中似人类的装置称为仿 人型机 器人 。 但机器人缺乏人类特有的灵活性和智慧 ，
一
法在复杂的地形环境 中快速移动 ，一旦战争爆
发 ，对作 战 能 力影 响 甚 大 。而 人 体 外 骨骼 这 种
段 时间内机器人不可能完全代替人类进行工
一
活动 、 旅行等方面得到广泛应用 。 在军事方面 ， 由于地形的复杂性 ，大规模机械化车辆难以深
入到深林 、山路 、阶梯路面等地进行作战 ，以
人员为主的兵 力部署仍然发挥 主要作用 ，但是
方面可 以不费太多力气地将受灾物资和人员
转移到安全地点 。此外 ，人体 外骨骼装置还能
收 稿 日期 ：２ ０ １ ６ —０ ８ —３ ０
（ １ ． Ｃｈ ｅ ｎ ｇ ｄ ｕ Ｎｏ ． ７ Ｈｉ ｇ ｈ Ｓ ｃ ｈ ｏ ｏ ｌ ， Ｃｈ ｅ ｎ ｇ ｄ ｕ ６ １ ０ ０ ４ １ ， Ｃｈ ｉ ｎ ａ ； ２ ． Ｓ ｃ ｈ ｏ ｏ ｌ ｏ ｆ Ｍｅ ｃ ｈ ａ ｔ ｒ ｏ ｎ ｉ ｃ ｓ Ｅｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ ， Ｕｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ｏ ｆ Ｅｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｏ ｎ ｉ ｃ Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ ａ ｎ ｄ Ｔｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ ｏ ｆ Ｃｈ ｉ ｎ ａ ， Ｃ ｈ ｅ ｎ ｇ ｄ ｕ ６ １ １ ７ ３ １ ， Ｃｈ ｉ ｎ ａ） Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ： Ｌ ｏ ｔ ｓ ｏ ｆ ｒ ｅ ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈ ｐ ｒ ｏ ｇ ｒ ｅ ｓ ｓ ｉ ｎ Ｈｕ ｍａ ｎ Ｕｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ａ ｌ Ｌ ｏ ａ ｄ Ｃａ ｒ ｒ ｉ ｅ ｒ （ ＨＵＬ Ｃ ） ａ ｒ ｅ ｓ ｕ ｍｍａ ｒ ｉ ｚ ｅ ｄ ａ ｎ ｄ ｔ ｈ ｅ ｐ ｒ ｏ ｐ ｅ ｒ ｔ ｙ
《可穿戴式膝关节力反馈外骨骼助力系统研究》范文
《可穿戴式膝关节力反馈外骨骼助力系统研究》篇一一、引言随着人口老龄化的加剧和人们对于健康生活需求的提高，可穿戴式膝关节力反馈外骨骼助力系统逐渐成为研究的热点。
该系统通过对外骨骼的机械设计与控制算法的优化，为人类提供辅助支撑与力反馈，以增强膝关节的稳定性和减轻人体在行走、运动过程中的负担。
本文旨在研究可穿戴式膝关节力反馈外骨骼助力系统的设计原理、实现方法及其应用前景。
二、研究背景及意义可穿戴式外骨骼系统作为一项前沿技术，近年来在康复医学、体育训练和辅助设备等领域取得了显著的成果。
尤其在助力系统中，其通过模拟人体肌肉运动原理，为人体提供辅助支撑，有效减轻了人体在运动过程中的负担。
而膝关节作为人体运动的重要关节，其稳定性和灵活性对于人体行走、跑步等运动至关重要。
因此，研究可穿戴式膝关节力反馈外骨骼助力系统具有重要意义。
三、系统设计原理1. 机械结构设计可穿戴式膝关节力反馈外骨骼助力系统的机械结构设计主要包括外骨骼框架、驱动装置、传感器等部分。
其中，外骨骼框架需根据人体工学原理进行设计，确保与人体膝关节的贴合度；驱动装置则负责提供动力，驱动外骨骼进行运动；传感器则用于实时监测人体的运动状态，为控制算法提供数据支持。
2. 控制算法设计控制算法是可穿戴式膝关节力反馈外骨骼助力系统的核心部分，其通过对外骨骼的运动状态进行实时控制，实现力反馈和辅助支撑。
常用的控制算法包括基于模型的控制算法、基于学习的控制算法等。
这些算法需根据具体应用场景进行优化，以实现最佳的控制效果。
四、实现方法1. 材料选择可穿戴式膝关节力反馈外骨骼助力系统的实现需要选用轻质、高强度的材料，如碳纤维复合材料、轻质合金等，以确保系统的轻量化和耐久性。
2. 制造工艺制造工艺方面，需采用先进的加工技术和装配工艺，确保外骨骼框架的精度和稳定性。
同时，还需对驱动装置、传感器等部件进行精密的调试和校准，以确保整个系统的性能稳定可靠。
五、应用场景及效果可穿戴式膝关节力反馈外骨骼助力系统在康复医学、体育训练和辅助设备等领域具有广泛的应用前景。
高级外骨骼超人力量
高级外骨骼超人力量高级外骨骼：超越人类力量的未来近年来，随着科技的不断进步，人类对于外骨骼技术的研发取得了令人惊叹的成就。
高级外骨骼的出现，给人类带来了超乎想象的力量和力量，为生产力的提升和人类生活的改善开辟了新的道路。
本文将探讨高级外骨骼技术的应用领域、优势和未来前景，展望这一引人瞩目的科技创新将如何改变我们的世界。
第一部分：高级外骨骼技术的应用领域高级外骨骼技术作为一项颠覆性的科技创新，其应用领域广泛而深远。
以下是几个典型的应用领域示例：1. 医疗保健: 高级外骨骼在医疗保健领域具有重要意义。
它可以帮助行动不便或残疾人士恢复步态和日常生活能力。
通过提供额外的支持和稳定性，高级外骨骼可以减轻步行负担，促进康复过程。
2. 工业生产: 在工业领域，高级外骨骼技术能够减轻工人长时间劳动引起的疲劳和损伤。
穿戴者可以承受更大的负荷并延长工作时间，从而提高生产效率和工作安全性。
3. 军事应用: 高级外骨骼在军事领域具备巨大潜力。
它可以增强士兵的力量和耐力，提高作战能力。
高级外骨骼还可以为军事设施和装备提供动力支持，增加机动性和生存能力。
第二部分：高级外骨骼技术的优势高级外骨骼技术相比传统的机器人技术具有显著优势。
以下是几个主要的优势点：1. 增强人体能力: 高级外骨骼通过机械结构和智能算法，为人体提供额外的力量和支持。
它能够扩展人类的生理能力，帮助人们完成更加庞大和复杂的任务。
2. 灵活适配性: 高级外骨骼可以根据个体需求进行定制化设计，适应不同人体形态和行动方式。
它的机械结构可以灵活调整，以获得最佳的运动性能和舒适性。
3. 智能化控制: 高级外骨骼技术集成了先进的传感器和控制系统，能够实时监测穿戴者的动作和环境变化，并做出相应的反馈和调整。
这使得外骨骼与人体协同工作，带来更加自然和流畅的动作表现。
第三部分：高级外骨骼技术的未来前景高级外骨骼技术在未来具有广阔的应用前景，并且将不断取得突破性进展。
以下是几个值得关注的未来发展方向：1. 精确控制技术: 未来的高级外骨骼将进一步改进控制系统，实现更加精确和自然的运动控制。
奇思妙想外骨骼机甲作文
奇思妙想外骨骼机甲作文英文回答：In a world on the cusp of extraordinary scientific advancements, the advent of exoskeleton suits ignites the imagination and sparks the promise of boundless possibilities. These wearable marvels, with their unparalleled strength and agility, pave the way for afuture where human capabilities are amplified to unprecedented heights.Imagine an injured construction worker, once relegatedto a sedentary existence, now donning an exoskeleton suit that grants him superhuman strength to deftly maneuverheavy machinery. Or envision a soldier equipped with a combat-ready exoskeleton, its lightning-fast reflexes and enhanced perception ensuring survival in the face of danger.But the transformative potential of exoskeleton suits extends far beyond the realm of physical prowess. For thephysically disabled, they represent a lifeline, a means to restore mobility and regain a sense of independence. Individuals confined to wheelchairs can experience the exhilaration of standing tall and walking with newfound freedom.Moreover, the applications of exoskeleton technology extend to the realms of industry, healthcare, and even disaster relief. In hazardous environments, such as construction sites or chemical plants, exoskeletons provide workers with unparalleled protection, reducing the risk of injury and enhancing productivity.In healthcare, exoskeletons revolutionizerehabilitation by enabling patients to regain motor skills more effectively and efficiently. Physical therapists can harness the power of exoskeletons to provide targeted assistance, facilitating faster recovery and improved functionality.In the aftermath of natural disasters, exoskeletonsuits empower rescue personnel with superhuman strength,enabling them to lift heavy debris, access remote areas, and save lives. Their increased mobility and endurance make them invaluable assets in disaster zones, where time is of the essence.As the technology behind exoskeleton suits continues to advance, we can anticipate even more extraordinary applications. The integration of artificial intelligence, for instance, promises to augment the user's cognitive abilities, creating a symbiotic relationship between human and machine.The future of exoskeleton technology holds boundless promise. From empowering individuals with disabilities to revolutionizing industries and safeguarding lives, these incredible devices are poised to transform the very fabric of human existence.中文回答：在即将迎来非凡科学进步的世界中，外骨骼机甲的问世点燃了想象力，并带来了无限可能的希望。
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人类负重外骨骼系统的液压系统设计
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提交日期 2013年10月24日
人类负重外骨骼系统的液压系统设计21世纪是一个机械化的时代，因为现代机器人所具有的机械动力装置使得机器人可以轻易地完成很多艰苦的任务，比如举起、搬运沉重的负载等，所以现代机器人控制技术有了长足的发展，但还远达不到人的智力水平，包括决策能力和对环境的感知能力。
与此同时，人类所具有的智能是任何生物和机械装置所无法比拟的，人所能完成的任务不受人的智能的约束，而仅受人的体能的限制。
因此，将人的智能与机器人所具有的强大的机械能量结合起来，综合为一个系统，将会带来前所未有的变化，这便是人类负重外骨骼。
人类负重外骨骼将人的灵活性、机动性、智能型与机器的强壮性完美地结合在一起。
在军用方面，它不仅能提高士兵的承载能力，还能提高士兵的行军速度，使士兵能够负重长途跋涉于车辆无法通过的地方；在民用方面它也具有广阔的前景：抗震救灾、建筑施工、作为下肢失调者的训练器及辅助行走装置等。
因此，研制人类负重外骨骼具有非常重要的现实意义。
人类负重外骨骼的原理就是用高功率密度的驱动装置，非刚性连接套在人体外，辅助人类肢体运动。
不过，在研制人类负重外骨骼的途中出现了一个瓶颈，就是如何研制一个体积小但功能强大的传动装置，一套灵敏但是又不能太灵敏的动作控制系统。
外骨骼必须成为士兵的机械影子，必须能及时地模仿他的每个动作，即使是毫秒的迟疑也会造成负担，让士兵感觉像行走在水中一样费力。
因此它的感应器必须能够以每秒几千次的速度读懂施加在它全身的每个轻微动作，它的微处理器必须足够强大，能把这些数据及时转换成指令传送给机械四肢，使它们与内部穿着者的行动协调一致，并且这过程中操作者的各种没必要的小动作以及动作过程中的不配合情况，还要由电脑“翻译”后以最有效的动作平滑地反应到机体上。
因此，人类负重外骨骼系统的液压系统设计变显得尤为重要。
人类负重外骨骼系统的液压系统由液压泵、液压缸、电磁转换阀、油箱、油管等元件组成。
液压泵为动力元件，它向整个液压系统提供动力；液压缸为执行元件，其作用是将液压油的压力能转化为机械能，驱动外骨骼各肢节绕关节轴转动；电磁转化阀为控制元件，它根据人体运动状态的转化来控制和调节液压油的流量和方向，从而驱使外骨骼与操作者的运动协调一致；油箱、油管等是辅助元件，其作用是保证人类负重外骨骼的整个液压系统安全可靠地工作。
液压系统框图如下，采用泵控的方式，结合电磁转换阀进行液压驱动。
（1）液压泵的参数设计
上图是将60KG负载重量和自重转化成60KG人后膝关节和扭矩的变化。
然后通过几个常用液压计算公式，来推导液压元件的参数。
)3.( (612)
/)2.(....................)
1.(.....................
max min max s s s des l s l
pus h s Q P W A R Q A R T P ===
θ
其中s P 为输出扭矩，s Q 为泵的流量，s W 为电机功率，push T max 为关节的最大扭矩，
min max R R 和分别为机腿的最大力臂和最小力臂，l A 为液压缸的面积。
（2） 液压缸的参数设计
上图是液压缸的结构示意图。
液压缸需要很快的响应速度，较小的尺寸，同时输出力要很大，需要很高的强度。
①液压缸缸体长度bore L 和活塞杆长度rod L
这是根据机械腿的尺寸和运动范围决定的。
液压缸的最大行程L L 是机械腿膝关节在︒0时，最小行程s L 是膝关节在︒
90时，一般参考如下两个约束：
)2.......(..........)
1.......(..........bore rod L bore rod S L L L L L L +≤-≥
②缸桶内径D 和活塞杆直径d
通常，根据液压缸工作压力不同，缸桶内径D 和活塞杆直径d 的关系如下表所示：
③桶壁厚度0δ
根据强度校核公式：p
D
p σδ2max 0= 得桶壁厚度0δ
其中p σ为缸桶材料的许用应力。
（3）油泵的参数设计
由于要求外骨骼的自重小，输出功率大，所以需要选择体积小，输出功率大的油泵。
油泵在液压系统中起着十分重要的作用，它把电机输出的机械能转换成机油的液压能。
①确定泵的额定压力和额定流量
通过查找手册，一般油泵的工作压力取m a x )5.13.1(P P b -≥，工作流量取m a x
)3.11.1(Q Q b -≥。
由于液压油路中采用泵阀混合控制，对油泵的要求较高，故取max 5.1P P b ≥，max 3.1Q Q b ≥。
②确定驱动该泵的电机功率P 根据经验公式612
b
b Q p P = 得电机功率P 。
（4）转换阀的选择
转换阀作为控制元件，其性能对于液压系统很重要。
人类负重外骨骼的关节液压控制要
求具有高响应速度、工作可靠稳定、能适应恶劣环境的特点。
因此，在转换阀选型是必须要考虑以下几点：
（1）动作灵活，作用可靠，工作时冲击和振动小；
（2）油流过时压力损失小；
（3）密封性能好；
（4）结构紧凑，安装、调试、使用、维护方便，通用性好；
（5）具有良好的电液接口；
通过综合考虑，选择高速电磁阀，是一种比较理想的接口元件。
以上是我关于人类负重外骨骼能想到的方面，再结合了网上的资料，写出了该文章。