可穿戴康复助行机器人的产品优化设计研究

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随着我国老龄化程度的加深和肢体残障人数不断增加,放大了对可穿戴康复助行机器人的需求。目前,康复助行机器人的研究主要集中在机器人系统本身,缺乏对人体感性需求和人机匹配度的研究。因此本研究以可穿戴康复助行机器人为研究对象,以用户的感性需求作为切入点,运用感性工学及人机工程的理论基础及方法,开展可穿戴康复助行机器人优化设计的研究工作,达到提高康复训练的体验和康复效果。本研究先对国内外的可穿戴康复助行机器人的研究现状进行阐述与分析,对目前存在的问题进行总结分析,确定本文的研究方向与研究内容。穿戴康复助行机器人优化设计需要以人体基本特征为基础,因此本文阐述了人体下肢骨骼与肌肉分布,搭建运动捕捉系统完成人体下肢运动数据的采集,分析人体下肢行走机理。以可穿戴康复助行机器人为研究对象,通过对用户调研分析,对可穿戴康复助行机器人的用户及其感性需求进行分析;基于感性工学对现有的标志性穿戴式康复助行机器人进行产品分析,总结穿戴式康复助行机器人的感性需求,研究穿戴式康复助行机器人的感性意向;论述了本研究基于感性工学的产品优化设计流程,确定了优化设计内容。最后,将感性工学方法运用到设计实践当中,量化感性因素并进行可穿戴康复助行机器人的优化设计方案;研究分别从造型、色彩和舒适性三个方面进行优化设计,不同于其他研究关于舒适性方面的优化,本研究从解决可穿戴康复助行机器人人机匹配度低、操作复杂性高的问题入手,基于人机工程学开发一种可穿戴康复助行机器人自调节系统,包括人机交互界面、用户信息数据库以及可穿戴外骨骼自调节模块,通过可穿戴外骨骼自调节模块确定最符合不同身高用户进行训练的步幅长度,提高康复训练过程中的舒适性;通过语义差异法对最终优化设计方案进行重要度打分和数量化统计分析,验证了本研究所提出的优化设计方案的可行性。本文基于感性工学和人机工程学提出了可穿戴康复助行机器人优化设计方法,解决了目前康复助行机器人对人的心理因素和感性需求分析不足的问题,有助于对康复助行机器人这种复杂结构的医疗产品进行系统化的设计,为可穿戴康复助行机器人的优化设计研究提供理论基础与方向。
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