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医 29 6 2014 12
用生物力学 第 卷 第 期 年 月
504 Journal of Medical Biomechanics ，Vol． 29 No． 6 ，Dec． 2014
文章编号:1004-7220 (2014)06-0504-07
外骨骼框架生物力学设计及强度分析
a b a
何旅洋 ， ，
张志强 郑百林
(同济大 a． ;b． ， 200092)
学 航空航天与力学学院 医学院 上海
: ， ， 究外骨骼在
摘要 目的 依据人体运动学分析 设计一套模仿人体下肢生理结构和运动特点的外骨骼机械结构 研
， 。
步行过程中两个不同时相下的生物力学特性 为外骨骼的设计与优化提供研究基础 方法 首先根据下肢步态分
， ， 、
析 应用三维建模软件进行外骨骼机械结构的设计 在生成实体模型后利用有限元软件进行装配 网格划分以及单
， - ， 。 1 kN ，
元属性赋值 并建立各个构建之间的面 面接触关系 模拟分析外骨骼的应力分布情况 结果 在 载荷下 双
( 1) 91． 45 MPa ， ( 2 ) 154． 55 MPa，
腿站立 工况 的最大应力为 胫骨竖直 工况 最大应力为 分别发生在后背支架和髋
， 。 。
部 与设计前的传力机制分析结果一致 结论 外骨骼在不同工况下应力分布有明显不同 由于在计算中没有考
， 。
虑到步行过程中可能产生的冲击等不确定因素 在设计优化外骨骼时需要考虑并乘以一定的安全系数
: ; ; ;
关键词 外骨骼 步态 有限元分析 力学特性
中图分类号:Ｒ 318． 01 文献标志码:A
Biomechanics design and strength analysis of exoskeleton frame
a b a
HE Lü-yang ， ZHA
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