核心概念
本文提出了一种新型的织物气动外骨骼设计方法,结合区域充气和体积转移的概念,在提升效率和可穿戴性方面取得了显著成果。
摘要
本文介绍了一种新型织物气动外骨骼的设计理念和制造方法,该外骨骼结合了区域充气和体积转移的概念,旨在提高效率和可穿戴性。
主要内容
研究背景
织物气动外骨骼由于其良好的人机交互性能而具有广阔的应用前景,但其结构设计范式尚未最终确定,需要深入研究。
现有的织物气动外骨骼设计存在两个主要问题:一是气动系统的效率和响应速度有待提高,二是外骨骼的可穿戴性需要进一步提升。
设计理念
**区域充气:**将气动外骨骼的充气区域划分为充放气区和充气保持区,以减少压缩空气的消耗并提高效率。
**体积转移:**一种服装内部充气区域的策略性分配方法,可以有效提高外骨骼的可穿戴性。
制造方法
使用廉价的热塑性聚氨烷薄膜和服装面料,通过热压和缝纫制成外骨骼。
性能评估
**数学模型:**建立了一个数学模型来预测外骨骼的输出扭矩,误差为3.6%。
**机械实验:**机械实验表明,外骨骼在100kPa的压力下输出扭矩为9.1Nm,响应时间为0.5s。
**表面肌电图实验:**表面肌电图实验表明,外骨骼可以为用户提供从坐姿到站姿的助力,肌电信号平均减少14.95%。
创新点
首次将区域充气和体积转移相结合,设计出完全柔软的外骨骼,实现了效率和可穿戴性的有机结合。
主要结论
本文提出的外骨骼设计理念和制造方法为织物气动外骨骼的设计提供了一种新的思路,有望成为一种理想的范式。
未来研究方向包括开发配套的便携系统,使外骨骼能够应用于更多场景。
統計資料
外骨骼的响应时间为0.5秒。
外骨骼的应力面积为1500平方毫米。
外骨骼的外形尺寸仅为32毫米。
数学模型预测外骨骼输出扭矩的误差为3.6%。
机械实验测得外骨骼的最大输出扭矩为9.1牛米。
表面肌电图实验显示,使用外骨骼后,相关肌肉活动平均减少了14.95%。