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《西北工业大学》 2007年
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关节机构的结构设计与分析

李强  
【摘要】:关节机构广泛应用于假肢、仿生机器人等领域,采用仿生学的方法研究新型关节机构具有重要的研究意义。本文以人体膝关节为设计原型,研究关节机构的结构设计与仿真: 第一,针对传统关节机构在结构和驱动方式存在的不足,提出了以人体膝关节为仿生原型,设计关节机构。对人体膝关节的结构、功能和驱动机理进行分析,为关节机构的设计提供理论基础。 第二,在广泛查阅国内外对关节机构研究现状的基础上,结合对人体膝关节结构和驱动机理的研究,初步设计本文的关节机构;分别采用结构仿生和功能仿生两种方法,提出关节机构的概念设计,对两种方案进行比较分析和优选,并对优选的机构进行详细设计。 第三,采用UG建立了关节机构的三维几何零件模型和装配模型;指出了关节机构的组成、各零件的作用及关键部位;分析关节机构的自由度、干涉情况和运动幅度;建立关节机构的有限元模型,采用了ANSYS对关节的强度进行校核。 第四,利用人体建模软件Life.Mod建立了人体下肢数据模型,对人体膝关节进行运动学分析,并选择了一对对抗性的气动人工肌肉作为该关节的驱动力,采用了ADAMS2005对关节进行动力学分析,分析结果表明该关节具有人体膝关节的基本功能。 通过本文对人体膝关节驱动机理、关节机构的结构设计和分析的研究,为设计新一代关节机构的提供一定的理论基础和参考数据,研究成果还可以应用于仿生装置、护理机器人、航天设备中。
【学位授予单位】:西北工业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2007
【分类号】:TH112

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【引证文献】
中国期刊全文数据库 前1条
1 马妮;肖丽英;;基于LifeMOD的个性化人工膝关节设计中的生物力学分析[J];中国康复医学杂志;2011年06期
中国硕士学位论文全文数据库 前3条
1 徐文良;智能下肢假肢的多运动模式自适应控制[D];杭州电子科技大学;2009年
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【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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中国重要会议论文全文数据库 前8条
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6 艾朋利;陶其铭;袁海龙;;基于有限元法的行人保护分析研究[A];2009年促进中部崛起专家论坛暨第五届湖北科技论坛——装备制造产业发展论坛论文集(上)[C];2009年
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中国博士学位论文全文数据库 前10条
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中国硕士学位论文全文数据库 前10条
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2 王秀丽;基于行人小腿保护的汽车保险杠改进研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
3 宋学毅;复合喷涂方法制备仿生表面的人工关节的研究[D];沈阳工业大学;2011年
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7 冯辰生;气动人工肌肉座椅减振特性的研究[D];太原科技大学;2011年
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9 胡铮铭;金属对金属人工髋关节的动态接触及磨损预测[D];武汉科技大学;2011年
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【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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2 赵东升;;PVDF压电薄膜传感器的研制[J];传感器与微系统;2007年03期
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4 李春祥,彭淑慧,谢鹏寿,张威,张聚礼;快速成型技术原理及应用[J];甘肃工业大学学报;2000年03期
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6 袁平;王万春;;膝关节三维有限元模型的建立及生物力学分析[J];中南大学学报(医学版);2010年01期
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中国硕士学位论文全文数据库 前2条
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2 张建宏;基于功能的个性化人工膝关节设计研究[D];江苏大学;2007年
【二级引证文献】
中国期刊全文数据库 前2条
1 汪海涵;龙腾河;崔惠勤;王佳;;胫骨近端的形态学测量与膝关节置换[J];中国组织工程研究与临床康复;2011年52期
2 刘爱峰;马剑雄;魏强;王平;古恩鹏;;膝关节生物力学模型研究进展[J];中国矫形外科杂志;2012年19期
中国重要会议论文全文数据库 前1条
1 马玉良;罗志增;孟明;佘青山;;基于LVQ神经网络的智能下肢假肢自适应控制[A];第七届全国康复医学工程与康复工程学术研讨会论文集[C];2010年
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 吕晓洲;用于电子皮肤的新型压力传感器的研究[D];东华大学;2012年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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中国博士学位论文全文数据库 前2条
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【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 施光林,周爱国,钟廷修,吕刚;气动人工肌肉与标准气缸的力特性比较[J];上海交通大学学报;2004年08期
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3 叶骞,王祖温,包钢;气动人工肌肉[J];液压气动与密封;2000年02期
4 臧克江,顾立志,陶国良;气动人工肌肉研究与展望[J];机床与液压;2004年04期
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中国重要会议论文全文数据库 前9条
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5 傅晓云;方敏;李宝仁;;气动人工肌肉驱动的直线关节的研究[A];第四届全国流体传动与控制学术会议论文集[C];2006年
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8 田艳兵;王晓昕;;基于PSO算法的气动人工肌肉关节PID参数自整定[A];第二十九届中国控制会议论文集[C];2010年
9 范伟;余麟;刘昭博;刘昊;彭光正;;气动人工肌肉驱动仿人灵巧手的设计[A];第四届全国流体传动与控制学术会议论文集[C];2006年
中国博士学位论文全文数据库 前2条
1 臧克江;编织型气动人工肌肉工作机理及设计理论研究[D];东北林业大学;2012年
2 谢建蔚;气动人工肌肉驱动的仿人腿关节运动控制研究[D];浙江大学;2008年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 李强;关节机构的结构设计与分析[D];西北工业大学;2007年
2 陈雷;气动人工肌肉位置控制的研究[D];兰州理工大学;2010年
3 冯辰生;气动人工肌肉座椅减振特性的研究[D];太原科技大学;2011年
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5 李健;气动人工肌肉驱动仿人肘关节的设计与控制[D];青岛大学;2011年
6 刘小华;McKibben气动人工肌肉的静态特性及预紧力研究[D];兰州理工大学;2010年
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8 周汉英;脑神经信号及气动人工肌肉的ESN建模与控制[D];华中科技大学;2011年
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