我们小组计划设计一款基于人体上肢运动机理和杠杆原理,满足上肢关节位置控制和人机协调动作控制的手臂助力器。该设计使用尼龙带包裹身体,通过杆等连接部件将物品对人的作用力传导到穿戴者的背部及腰部,对集中力进行分散处理,并且加以电机辅助提供扭转力矩,为穿戴者提供支撑、运动辅助的力量。
1)贴身舒适
产品基本上符合仿生学,贴合人体,尤其与人体直接接触部位为防止不适采用尼龙带等柔性材料的结构,确保舒适。
2)有效省力,防范受伤
本产品中的电机结构为穿戴者提供帮助力矩来帮助抬升重物,另外,我们根据外骨骼和人体交互力设计科学的外骨骼结构,能够对受力进行合理传导,从而实现省力。
3)控制简单,节省成本
本产品没有使用陀螺仪,传感器等外骨骼常用控制系统,而是采用语音识别系统控制电机。相较于常用控制,语音识别成本更低廉,设计更简单,且能与用户有所互动,为用户增添乐趣。
因为本学期情况比较特殊,小组同学只能在网上讨论,无法线下联系,加工实物的进程也难以展开。故最后决定用电脑做简易的一个样机模型,成品如下图所示。(胸带和腰带没有显示出来,分别位于背部的上下两块板处)装置整体结构较为简单,所用的材料也多为铝合金。加工方式以钣金和钻孔为主。把铝合金加工成想要的形状后,在相应部分打上特定尺寸的孔,然后通过螺栓将其一一连接起来。在大臂和小臂连接处有一电机固定支座用于安装电机。总的装配顺序是从背部到两臂。为了增加产品的表现力,小组成员还做了相应的手臂助力装置的爆炸动图。