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外骨骼总论:无源外骨骼篇(第一期)部分

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前言:
外骨骼机器人实质上是一种可以穿戴的机器人, 它将人的智能与外部机械设备的机械能结合在一起, 可以给人提供额外的助力和省力, 从而增强人体机能,但机械部件可改进对于能源利用,产生更大的助力,效率高,用于补偿使用者力量。因此,根据原理外骨骼又分为无源外骨骼与有源外骨骼。
正文:
无动力外骨骼助力原理:
无动力外骨骼的助力原理基于人体解剖学和生物学,旨在复现人体骨骼肌系统的机理。骨骼肌是人体运动的动力来源,肌腱把肌肉与骨骼连接起来,肌肉收缩通过肌腱牵引骨骼而产生关节的运动。
无动力外骨骼助力方式:
无需外部能源及耗能驱动元件,主要是通过结构,将重量引导到地面,利用地面支撑降低人负重时候的负荷,起到减负和减少能量消耗(省力)的作用,减少人体肌肉、骨骼、关节负荷,目前主要是利用纵向结构支撑地面,负重物驾于结构,通过结构将重量产生的力传导到地面。根据外骨骼与人体的交互力设计科学的外骨骼结构,合理的布置机械结构能够对受力进行合理传导,从而实现无动力外骨骼中“无动力”的要求。 例:部分无源外骨骼的弹簧模拟人体肌肉和肌腱配合可以储存、释放、传导形变势能,将人体运动过程中的能量循环利用,从而降低穿戴者自身的能量消耗。
无动力外骨骼的结构:
机械结构设计是外骨骼机器人的设计基础,直接决定了外骨骼的使用效果,设计时应基于人体运动谱复现的仿生构型,能够根据使用者进行尺寸调节。主要由机械支架 、 无动力弹性元件及连接件构成,分别对应于人体骨骼肌中的骨骼、肌肉和肌腱,是仿生学、动力学和机械工程的完美结合。同时,由于质量重会导致运动不协调及能量消耗多, 因此要保证外骨骼结构紧凑、材料的强度高密度低,满足轻量化的使用要求。目前无动力外骨骼中常采用流体弹簧、涡卷弹簧、形状记忆合金、弹性软体材料等。
弹簧在无源下的作用:
① 控制机械运动 ;
② 储存及释放能量;
③ 吸收震动 ,减轻冲击。
无动力外骨骼的设计的要点:
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IP属地:浙江来自Android客户端1楼2024-02-18 14:10回复
    额,因为一些原因,所以这里会放一部分


    IP属地:浙江来自Android客户端2楼2024-02-27 19:28
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