外骨骼装备舒适度评价指标的实验探究及设计参考

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穿戴式外骨骼装备是一种可以穿戴的人机一体化式机械装备,它将机器的体力与人的智力有机地结合在一起,在人的控制下可以完成远超个人能力所及的任务。随着研究的深入和市场需求的增加,以一个怎样的指标评价体系去衡量其舒适度,以及如何基于此标准设计出具有友好的外骨骼人机交互系统,是设计者和使用者极其关注的问题。本论文旨在探究穿戴式外骨骼装备的舒适度评价指标,即如何对一个外骨骼穿戴产品进行全面的具体的舒适度评价,并基于此指标通过实验研究获得具体的指标数值,以此给出设计上的建议。基于舒适度的主客观性质,通过主观问卷调查方法确定了五大一级评价指标:穿戴疲劳度、运动舒适度、界面舒适度、操作舒适度、视觉舒适度,继而深入得到二级评价指标。然后对指标进行了深入的实验研究,包括肌电实验和足压实验等,为在产品的设计阶段进行使用者穿戴舒适性预测和评价提供了有效方法。为今后衡量使用者与穿戴式装备的人机关系提供了便捷有效的舒适性评价标准。基于此做了以下几方面工作:首先分别研究了外骨骼设计和舒适度评价体系两大内容。探究了外骨骼的结构、步态及拟人化设计的特点、舒适度评价的主客观性和探究方法。继而找到二者的结合点,即外骨骼装备的舒适度评价指标的建立。基于人机工程学原理和人—机—环境共生理论,运用调查统计分析、主客观相结合的方法,建立了面向外骨骼穿戴式装备的舒适度评价指标。进而将一级指标细化为二级指标,并确定了指标实验研究方法。对五大舒适度指标及二级指标进行深入的实验探究和主观问卷调查,确定了包括尺寸、围度、关节自由度、重心、重量、材料等设计因素,为优化外骨骼设计提出一些建议。其中穿戴疲劳度采用了肌电信号测量肌肉疲劳度、运动舒适度通过测量足底压力来监测运动的稳定性和负重性。综上,论文阐述了外骨骼装备舒适度评价指标的确立,通过实验探究和主观调查的方式对该评价指标细化,通过实验深入研究各项指标,并基于评价指标对外骨骼设计给出建议。
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