毕业设计方案机械外骨骼.doc

目 录
目 录 1
1 绪论 3
1.1 选题背景 3
1.1.1 仿生机械技术 3
1.1.2 机械外骨骼 3
1.1.3 三维设计技术 3
1.2 选题来源和根据 4
1.3 选题目和意义 5
1.3 重要任务与内容 6
2 总体设计方案 7
3 整体模型设计与三维造型 7
3.1 机械外骨骼设计与三维造型总体设计思路 7
3.2 机械外骨骼设计与三维造型 8
3.2.1 机械外骨骼“上肢”设计与三维造型 8
3.2.2 机械外骨骼“下肢”设计与三维造型 8
3.2.3 机械外骨骼“装配体” 设计与三维造型 8
3.2.4 机械外骨骼二维零件图设计 9
4 机械外骨骼驱动 9
4.1 机械外骨骼驱动总体思路： 10
4.2 机械外骨骼驱动核心技术简介 10
4.2.1 表面肌电信号 10
4.2.2 表面肌电信号源和物理电信号源同步采用因素 10
4.2.3 气压驱动及动力源选取 10
4.2.4 空气驱动部件拟定 11
4.3 机械外骨骼机械运动部件设计 12
4.4.1 人体关节运动分析 12
4.4.2 人体关节运动分析 13
4.4.3 各关节运动学分析 13
4.4.4 各关节运动学分析 14
（1）膝关节运动学分析 14
（2） 髋关节运动学分析 14
5 某些重要零件设计与校核 16
5.1　轴承选取及校核 16
5.2　连杆计算与校核 16
5.3　双头螺柱校核 17
6 机械外骨骼材料设计选取 17
7 做本课题时遇到问题及解决办法 17
结 论 18
致 谢 19
参照文献 20
附录1：机械外骨骼设计与三维几何建模过程图 22
附录2：机械零件图 33
50
附录3：机械外骨骼渲染效果图 58

仿生机械三维设计
　 ——机械外骨骼设计
1 绪论
1.1 选题背景
1.1.1 仿生机械技术
模仿生物形态、构造和控制原理设计制造出功能更集中、效率更高并具备生物特性机械。研究仿生机械学科称为仿生机械学，它是20世纪60年代末期由生物学、生物力学、医学、机械工程、控制论和电子技术等学科互相渗入、结合而形成一门边沿学科。
仿生机械研究重要领域有生物力学、控制体和机器人。把生物系统中也许应用优越构造和物理学特性结合使用，人类就也许得到在某些性能上比自然界形成体系更为完善仿生机械。
模仿生物形态、构造和控制原理设计制造出功能更集中、效率更高并具备生物特性机械。研究仿生机械学科称为仿生机械学，它是20世纪60年代末期由生物学、生物力学、医学、机械工程、控制论和电子技术等学科互相渗入、结合而形成一门边沿学科。
在自然界中,生物通过物竞天择和长期自身进化,已对自然环境具备高度适应性。它们感知、决策、指令、反馈、运动等机能和器官构造远比人类所曾经制造机械更为完善。
1.1.2 机械外骨骼
机械外骨骼，其构造类似昆虫外骨骼那样，能穿在人身上，给人提供保护、额外动力或能力，增强人体机能.如使腿残疾人能自己上楼，让士兵能健步如飞、无障碍奔跑且不会疲劳、不会受伤.可以使用二段跳，机架上面手套具备粘性，可以吸附金属. 它可以协助人们跑得更快、跳得更高、可以携带更多更重东西，并且协助穿戴它人在战场、建筑工地或者其他有危险地方生存下来。
1.1.3 三维设计技术
三维设计是建立在平面和二维设计基本上，让设计目的更立体化，更形象化一种新兴设计办法，是新一代数字化、虚拟化、智能化设计基本平台，在当前制造业全球化协作分工大背景下，三维技术普及化是必然趋势，三维设计技术在国内公司、院校得到广泛、进一步地应用。
计算机辅助设计（CAD）技术近年来发展迅猛，是当前网络信息时代核心技术之一，三维设计技术不但仅是代替手工绘图一种工具，并且包括了产品方案决策、构造设计等，使用三维设计技术更能反映实际产品设计构造及制造过程，由于这项技术优势明显，世界多国制造公司都非常注重三维设计技术应用，在欧洲、北美、日本等发达国家和地区，三维CAD技术不但在航空、航天、汽车、船舶等高品位制造业，并且在形形色色民用消费品设计和制造中都得到了广泛应用。
1.2 选题来源和根据
世界人口正在加速老化，从当前起到2050年之间，60岁以上人口将从大概6亿增至20亿。而国内老龄化速度更快，据联合国预测，1990-世界老龄人口平均年增速度为2.5%，同期国内老龄人口递增速度为3.3%，世界老龄人口占总人口比重从1995年6.6%上升至9.3%，同期国内由6.1%上升至11.5%，无论从增长速度和比重都超过了世界老龄化速度和比重，到国内65岁以上老龄人口将达1.67亿人，约占全世界老龄人口6.98亿人24%，全世界四个人中就有一种是中华人民共和国老年人。
老龄化社会正不可避免到来。这样社会有两个严重问题就是劳动力匮乏和越来越多老年人需要年轻人来照顾。如今，国内第一代独生子女父母已经开始步入老年。与自己多儿多女父母不同，唯一子女将承担赡养她们重任。
将来，更多家庭将浮现4个老年人、1对夫妇和1个孩子“四二一”构造。这样在生活中就经常会遇到“人手局限性”尴尬。咱们急需要使用某些新型助力机器来解决这些问题。机械外骨骼，也许就是一种解决途径。老人们穿上它可以提高自理能力；年轻人穿上它可以协助更多老人们。 在生活中，咱们需要一种机器用以辅助体弱者及中老年人运动，来协助这某些人提高她们自理能力和改进她们生活质量。
为了提高综合应用所学专业知识能力及团队协作能力，课题来源于科幻电影中经常遇到将来设计——“机械外骨骼”，指引教师们但愿咱们通过团队合伙，充分运用三维设计特点，设计出一套完整机械外骨骼。
当前我课题有诸多同类课题研究，如下是研究水平概述。
国外研究起步很早，在美国这个概念初次出当前1963年惊奇漫画上虚构漫画英雄钢铁侠（Iron Man）中。但在1690年，通用电气公司就研制了一种名为“哈迪曼1（Pitman）” 可佩戴单兵装备，但仅仅只能代替人一只手。
，在美国高档研究筹划局(DARPA)赞助下，加州伯克莱大学、田纳西州橡树岭国家实验室和盐湖城Sarcos公司分别开始了对机器外甲开发。DARPA目的是为战士们设计一种可穿戴机器外甲，能让士兵在双倍负重状况下更快更久地行军，这种铠甲在提高力量和防御能力同步又要保证灵活性，使穿着者仍旧可以匍匐过铁丝网或翻过战壕。三个团队前期研究都获得了不错成果，最后Sarcos公司XOS雀屏中选，进入了最后研究阶段。
当前实验成果显示它正在一步步地接近DARPA目的。XOS使用压力感应器来感知使用者动作意图。安装在手或脚上感应器以读取压力数据，计算机分析出顾客动作意图并在使用者真正用力之前控制液压驱动机械装备做出相应运动。穿着XOS实验者曾经持续500次举起200磅（90公斤）重杠铃，而她最后放弃理由不是疲倦，而是厌烦。
，最引人注目是洛克希德马丁公司（Lockheed Martin）开发“人类负重外骨骼”（The Human Universal Load Carrier简称HULC）。HULC系统最大负重量可以达到90.7公斤。
HULC是一种模仿人体构造特点设计外穿型机械骨骼，内部配备有液压传动装置和可像关节同样弯曲构造设计，不但可以直立行进，还可完毕下蹲和匍匐等各种相对复杂动作。HULC动力源为两块总重量3.6公斤锂聚合物电池。
在一次布满电后，HULC可保证穿着者以4.8公里/小时速度背负90公斤重物持续行进一种小时。而穿着HULC冲刺速度则可达到16公里/小时。 相比之下国内从事机械外骨骼研究起步就要晚诸多，并且没有多少个人或机构从事这方面研究。
咱们要缩短差距还要有很长一段路要走。在可预见将来这项技术将变化咱们生活。
我设计方向是辅助老年人或者成年人行走以及简便搬运重物。
1.3 选题目和意义
◆ 目
毕业设计选题应充分体现所学专业所在工作岗位，结合生活实际、生产实际等方面来选题，结合所学专业知识，反映专业知识掌握状况；通过完毕本次毕业设计，以提高自身三维设计、二维设计技术能力，以及分析解决实际生产中关于各类问题能力。
通过毕业设计应达到如下目：第一，所学专业知识综合应用与融会贯通；第二，锻炼独立工作能力、学习能力以及掌握新知识、新技能能力；第三，培养踏踏实实工作作风和独立解决生产问题能力。
◆ 意义
本文以“机械外骨骼”设计为实例，系统地掌握机械类小型机器设计思路及设计环节，以体现本专业基本知识、基本技能综合应用。同步系统研究了数字化条件下零件造型设计、机械加工工艺基本内容、实现途径及有关技术。但愿设计“机械外骨骼”不但仅能满足普通工艺设备规定，同步也能满足机械制造装备应具备功能，符合工业工程规定。
此外本毕业设计是在已学习机制专业课程基本上加入CAD/CAM设计，充分运用了计算机辅助设计和计算机辅助制造功能，使得设计过程更加高效，同步通过三维造型设计增长了制作预知性与可行性，使学生在设计过程中更好地掌握当代制造技术，并应用所学知识进一步学习UG、Soildworks三维造型、三维设计、AutoCAD二维设计技能，更好地掌握CAD/CAM技术。
1.3 重要任务与内容
◆ 重要任务
（1）课题调研以及资料查阅；与教师探讨课题实行筹划。
（2）撰写开题报告。
（3）机械外骨骼总体设计方案拟定，机械外骨骼总体设计思路及有关三维造型构造设计。
（4）机械外骨骼中全套零件二维图设计和三维造型图。
（5）制定机械外骨骼中重要零件机械加工工艺规程。
（6）编写设计阐明书等，完毕全套毕业设计资料
◆ 重要内容
（1）机械外骨骼总体设计思路及设计方案。
（2）机械外骨骼三维造型与设计。
（3）有关设计数据计算。
（4）机械外骨骼总装配图、零件三维图、零件二维图设计。
（5）机械外骨骼中重要零件机械加工工艺规程设计。
2 总体设计方案
运用附着在人体上机械来辅助体弱者及中老年人运动。运用高压气瓶内压缩空气驱动机械外骨骼,使用采集人体表面肌电信号（SEMG）方式以及机械电控方式控制机械外骨骼运动。
总体设计方案如下：
（1） 机械外骨骼外型大小基本参照一种180CM正常体形成年人。
（本设计只参照成年男性体形，女性体形不在本次设计考虑之内）
（2） 驱动某些设计是高压气瓶内压缩空气，使用用采集人体表面肌电信号（SEMG）方式和物理按钮来控制机械外骨骼运动。
（3） 规定可以辅助老人和体弱者短途行走和解决在寻常生活中遇到需要搬运70kg如下重物问题。
（4） 运用UG和Soildworks造型设计，最后完毕一套完整高精度模型——“机械战甲”设计。
3 整体模型设计与三维造型
3.1 机械外骨骼设计与三维造型总体设计思路
机械外骨骼设计与三维造型思路：
（1）依照实际人体大体拟定模型大小（正常成年人体形为175CM、体重为70Kg）
（2）依照人体模型大小来设计出附加在人体体外机械支架，以便辅助人体实行各项动作。
（3）用UG画出实物图，通过绘制草图及一系列拉伸求差等操作，完毕外形造型，并通过细节操作使机械外骨骼上肢、下肢更形象逼真，如渲染操作等，最后进行象棋盒上肢、下肢三维装配造型。
3.2 机械外骨骼设计与三维造型
3.2.1 机械外骨骼“上肢”设计与三维造型
机械外骨骼“上肢”设计过程与三维造型路线图为：
打开UG界面 → 新建文献 → 起始建模并人体模型 → 调节站姿 → 建基准面 → 偏置曲线画出外形草图 → 拉升求差得到上肢偏置曲面 → 拉升求差得到上肢细节偏置曲面 → 隐藏草图曲线 → 得出机械外骨骼“上肢”实体。
详细环节见附录：“机械外骨骼设计与三维建模过程图”。
3.2.2 机械外骨骼“下肢”设计与三维造型
机械外骨骼“下肢”设计过程与三维造型路线图为：
打开UG界面 → 新建文献 → 起始建模并人体模型 → 调节站姿 → 建基准面→ 偏置曲线画出外形草图 → 拉升求差得到下肢偏置曲面 → 拉升求差得到下肢细节偏置曲面 → 隐藏草图曲线 → 得出机械外骨骼“下肢”实体。
详细环节见附录1：“机械外骨骼设计与三维建模过程图”。
3.2.3 机械外骨骼“装配体” 设计与三维造型
机械外骨骼上肢和下肢装配设计过程与三维造型过程，设计事自底向上装配方式。
设计路线图为：打开UG界面 → 新建文献 → 选取“装配”选项 → 引进机械外骨骼“上肢”各部件 → 引进象棋盒“下肢”各部件 → 机械外骨骼“上肢”、“下肢” 进行配对装配 → 得出“机械外骨骼”装配体；
详细见附录1：“象棋盒设计与三维建模过程图”，

图3-2-3 机械外骨骼“装配体”三维造型图
3.2.4 机械外骨骼二维零件图设计
先用UG软件打开机械外骨骼零件装配图，在“起始”菜单下打开“制图”选项，依照图形零件大小选取A4、A3、A2、A1、A0图纸，单击基本视图，然后在适本地方进行三维视图投影。为了以便修改操作，普通先把零件图直接转换成2D格式，文献—导出—2D转换，然后在既有部件中选取部件，并修改输出至制图，输出为dwg文献，然后指定输出文献途径，拟定并保存为二维图形。

图3-2-4 机械外骨骼“上肢”、“下肢”二维零件图
4 机械外骨骼驱动
4.1 机械外骨骼驱动总体思路：
在设计机械外骨骼时格外考虑它能源运用效率，来达到长效使用目，使它在既有储能技术条件下工作更长时间。同步但愿这件机械外套能尽量轻便和简朴某些。就当前来看，在可以独立运营机械外骨骼上无外乎是以电池做为能量源，运用电动机直接驱动或者使用压缩机转化为气压或者液压驱动；在机械外骨骼控制方式选用上，设计事表面肌电信号（SEMG，即浅层肌肉肌电信号和神经干上电活动在皮肤表面综合效应）作为控制信号源，同步使用物理按钮控制。而在机械外骨骼动力源选用上，选取还是气压驱动。
4.2 机械外骨骼驱动核心技术简介
4.2.1 表面肌电信号
表面肌电信号(surface electromyogram Phy，SEMG)是肌肉收缩时随着电信号，是在体表无创检测肌肉活动重要办法。咱们研究分析表面肌电信号检测与分析办法，也涉及检测技术与装置及运用表面肌电信号反馈控制外部装置办法等。
4.2.2 表面肌电信号源和物理电信号源同步采用因素
在寻常生活中，机械外骨骼能都通过物理按钮传播电信号给“中控”进行控制，但是老年人大脑反映速度远远要不不大于手指反映速度，考虑到对于老年人设计是物理按钮控制存在安全隐患，而表面肌电信号则是通过采集老年人皮肤上传播出生物电流来控制，这大大减少了老年人操控机械外骨骼困难和大大提高了安全系数。因而咱们设计是表面肌电信号和物理电信号双重结合方式控制机械外骨骼
4.2.3 气压驱动及动力源选取
在设计之初曾考虑过三种驱动方式。
1） 电动机
使用电动机控制机械外骨骼是相称复杂，况且这种机械外骨骼在实际使用中对电机和控制系统规定都很高。由日本筑波大学山海嘉之（Yoshiyuki Sankai）专家开发HAL*就是使用此类驱动控制方式机械外骨。
2） 液压
在看过洛克希德•马丁公司推出一款已经用于实战机械外骨骼——人类负重外骨骼（简称HULC）有关宣传资料后发现，虽然让咱们来仿制这套系统也很不现实，它涉及到前沿科技太多了。
3） 气压
在仔细分析后发现，咱们可以运用气压驱动来实现咱们规定“简朴”和“轻便”。 因而咱们设计目的是尽量让咱们设计出机械外骨骼更简朴和更轻便。在拟定了使用气压驱动方式来实现助力后，决定使用小型耐高压容器储存足够多压缩空气作为机械外骨动力源方案。
这样可以解决以往运用空压机时效率不高产生能源挥霍。从而可以让咱们携带更轻便电池，使咱们设计机械外骨更轻巧。
4.2.4 空气驱动部件拟定
咱们选用了费斯托（Festo）气动肌腱，同一位置测定肌肉收缩和舒展时SEMG波形，可以看出肌肉收缩和舒展时SEMG波形幅值变化明显，从有关资料可以懂得肌肉收缩强弱正比于SEMG幅值大小。因而咱们可以运用采集到SEMG控制气动肌腱内部气压来实现对力量控制。 咱们拟定了一种控制方案：
1)已知SEMGV（幅值）可以相应设计计算出一种驱动气动肌腱气压P。
2)当探测到一种SEMGV，就懂得需要一种驱动气动肌腱气压P；
3)通过控制电磁阀，在测压探头实时监测下使气压达到P。
4)这种控制长处是：可以通过调节对肌电信号触发幅值临界值，达到预知肌肉动作目，并提前于肌肉开始 运动，由于有机械和电路延时现象，最后可以达到机器与人同步运动效果。此外，通过调节“已知SEMGV（幅值）可以相应设计计算出一种驱动气动肌腱气压P可以以便变化力量输出比例。
5)无需要在助力关节上安装角度传感器，由于这套助力系统仅仅是助力。关节弯曲在任意角度时只是有不同力输出，角度感知完全取决于咱们自身反射弧。
6)气动肌腱工作模式是一种拉伸执行机构，模仿肌腱运动。由收缩系统和相应连接件构成。收缩系统是由压力密封橡胶软管构成，外面包有一层高强度纤维。纤维为三维网状构造，菱形编织。内部有压力时，软管就会向外膨胀，就会在肌腱纵向产生拉伸力和收缩运动。拉伸力与行程形成函数关系，可用拉伸力在开始收缩时达到最大值，随后直线下降。
7)气动肌腱长处是初始力和加速度高。初始力最高可到相似缸径老式气缸10倍。高动态响应，虽然在高负载下,仍旧保持高动态响应；
工作时无抖动。无移动机械部件互相接触，超慢速移动时完全没有抖动；定位简朴。使用最简朴技术通过压力控制，无需位移编码器；气密封构造。隔离工作介质和大气，合用于粉尘和脏污环境，成果结实，零泄漏。其缺陷在于收缩率比较小，最大值可到30% 。
8)在输入产生相似膜电流条件下，依欧姆定律（I=U2／R或U＝电I2／R），膜电阻较大小运动神经元电压相对较高，一方面达到动作电位法制而兴奋。大运动神经元膜电阻相对较小，只有传入冲动（电流）较强时才可以达到兴奋阀值。
4.3 机械外骨骼机械运动部件设计
在我所设计下肢机械外骨骼关节中，髋关节和膝关节设计难度是最高。
4.4.1 人体关节运动分析
机械外骨骼运动学和人体运动学相近，因而人体关节运动范畴决定了机械外骨骼关节运动范畴。下肢机械外骨骼关节运动范畴至少要和人体活动时关节范畴一致。为了安全，机器人关节运动范畴普通要不大于人体关节运动范畴最大值。
参照人体各关节运动角度，结合本设计使用者是下肢需要康复患者和各关节在行走状态最大值，详细数值见表4-4-1。
表 4-4-1　各关节运动范畴（°）
关节活动形式
人体活动最大值
机器人关节取值
人体关节活动最大值
髋关节向前伸展
32.2
45
119
髋关节向后伸展
-22.5
-30
-70
膝关节向前伸展
0
0
0
膝关节向后伸展
-73.5
-80
-136
肘关节向前伸展
22.5
45
120
肘关节向后伸展
-15
45
-120
肩关节向前伸展
0
0
0
肩关节向后伸展
-90
-135
-180

4.4.2 人体关节运动分析
从人体骨杠杆示意图上可以看出，人体关节就是一种球面副，其属于空间运动副，拥有３个自由度和很广运动范畴。并且这个球面副被人体组织深深包裹其中，咱们需要想办法让机械外骨骼关节拥有和人体关节同样自由度和运动范畴。
一方面咱们规定大腿先后摆动是绕着ｘ轴运动，大腿左右摆动是绕着ｙ轴运动，大腿内旋和外旋是绕着ｚ轴运动。咱们看出绕ｘ轴和绕ｙ轴转动副可以在人体以外，但绕ｚ轴运动转动副却只能在人体内，这固然是不容许。先劈开ｚ轴需要转动副不论，只分析如何可以实现ｘ轴和ｙ轴运动，咱们发现这其实就是一种万向节。最后再考虑ｚ轴运动，咱们创造性使用了一种平面转动构造就完美解决了问题。
4.4.3 各关节运动学分析
人体下肢灵活度很高，关节比较复杂。下肢运动关节重要涉及髋关节、膝关节、踝关节3个某些。髋关节是球窝关节，它活动形式有3种，分别是向前伸展/向后伸展、侧向内转/外展、和向内外扭转。膝关节有向前伸展/向后伸展和侧向内转/外展两种活动形式。下肢有4个自由度，想要设计出一种可以完毕下肢各个关节康复运动机器人非常难。总体构造有两条腿和一种减重机构共5个自由度。

4.4.4 各关节运动学分析
本设计中，各个关节均为旋转关节。滚动轴承传动有摩擦阻力小，功率消耗少，启动容易等长处，可以充分运用电机所作功，减小机构体积。
（1）膝关节运动学分析
图4-4-2-1所示为下肢膝关节运动学模型示意图。Ｌ2是大腿杆一某些长度，Ｌ1是丝杠端部安装孔距关节中心水平方向上距离，L3是关节中心到丝杠中心距离，L为丝杠长度，θ为关节转过角度。

图4-4-2-1 膝关节机构运动学模型
图中L1=110，L2=402，L3=171，α=120°，丝杠L长度可由公式
(4-4-2-1)
算出。计算出L范畴为350—500，行程为150。
（2） 髋关节运动学分析
图4-4-2-2所示为下肢髋关节运动学模型示意图。Ｌ2是大腿杆一某些长度，Ｌ1是丝杠端部安装孔距关节中心水平方向上距离，L3是关节中心到丝杠中心距离，L为丝杠长度，θ为关节转过角度。
　　其中Ｌ1=60，L2=340，L3=135，α=120°，θ范畴为－30°— +45°。丝杠L长度可由公式(3-1)算出。计算出L范畴为350-450，行程为100。

图4-4-2-2　髋关节机构运动学模型
（3）关节力矩分析
由于本设计机械构造某些作是低速运动，因此零件选取从静力学角度分析和计算。

图4-4-2-3　力矩分析示意图
图中：
、、―分别为髋关节、膝关节和踝关节旋转角度，以轴正方向为初始位置，图中所示角度转向为正向
、―分别为大腿和小腿长度
、分别为大腿、小腿质心
、分别是大腿、小腿质心到相应关节距离。
依照力矩方程
(4-4-2-3)
得到各关节力矩方程分别为
(4-4-2-3)
(4-4-2-3)
式中：m1,m2分别是各质心处质量，涉及人体和机械构造总质量。
在下面计算过程中，力矩计算式均是按式(4-4-2-3)原理计算，所不同是，下面计算均取是极限位置，即各关节受到最大力矩位置。
5 某些重要零件设计与校核
5.1　轴承选取及校核
本设计中轴承重要承受径向力，因此选用深沟球轴承6000,它径向基本额定动载荷C=13.2kN，预期寿命L=15000小时。最大当量动载荷P=600N，寿命指数ε=3，转速n=60r/min,轴承基本额定寿命（单位为小时)为
（3-5）
所选轴承6000符合规定
5.2　连杆计算与校核
大小腿内外杆重要受到拉伸或压缩作用。有材料力学可知，拉压杆件，其强度条件为：
（3-6）
（3-7）
式中
---材料许用应力；
A---最小截面积；
N---所受载荷；
---材料强度应力；
nb---安全系数；
　　铝合金ZAlCu5Mn(ZL201)抗拉强度：295~335MPa，nb=2，N≤600N。
　　由公式（3-6）、（3-7）可得A4，所设计连杆最小截面积都不不大于4，强度条件符合。
5.3　双头螺柱校核
　　腰部可调构造中双头螺柱是腰部与外部框架链接受力某些，重要受到轴向工作载荷F=600N，其拉伸强度条件为：
（3-8）
其中=28，=250MPa，由公式（3-12）可得：

螺柱合格。
6 机械外骨骼材料设计选取
在机械外骨骼设计中，机械外骨骼
7 做本课题时遇到问题及解决办法
（1）模型设计无从下手
解决办法：询问教师、网络查询，既然是设计为人可以穿戴物品，那就可以通过人体模型偏置曲面来下手
（2）动力选取
解决办法：通过查询网络上已有成品进行比较选取，最后拟定下来

结 论

以机械外骨骼为设计对象，系统研究了数字化条件下零件造型设计。将三维CAD/CAM技术应用于机械外骨骼产品构造设计，全文着重就如下几种方面展开了研究和讨论：
① 高精度铝制模型——机械外骨骼设计与三维造型；
② 机械外骨骼核心技术，涉及设计过程中驱动某些和机械运动某些等；
③ 机械外骨骼设计时考虑材料选取；
④ 某些重要零件设计与校核。
本文结合CAD/CAM中UG、Soildworks、AutoCAD等软件，较详细分析了机械外骨骼三维造型设计。

致 谢

这篇论文是在我指引教师裘俊彦教师精心指引下完毕。从论文选题、设计到论文写作、修改和定稿，教师给了我很大协助。教师严谨治学态度和对教学敬业精神给了我极大鼓舞。因而，一方面向尊敬裘教师表达感谢，使我在学校学到专业知识较好运用到工作实践中来，我想对我后来工作和学习意义一定有很大。
在毕业设计开始时，裘教师一方面从设计题目选取上给了我很大协助。当我在设计过程中遇到疑难问题时，裘教师都能一一为我解答，并且及时纠正了我错误，使我可以及时改正，在象棋盒实物加工过程中，钟教师在工艺方案、机床切削参数设定等方面提出了诸多修改意见与指引性建议，使我设计作品可以顺利地完毕实物加工，并且验证了设计、编程对的性，在论文撰写过程中，还要感谢我实习工作单位——栋德精密机械有限公司工程技术人员，对我工作中协助和论文撰写中有关技术探讨予以了诸多建议。在教师悉心指引下，我顺利地完毕了毕业设计，在此表达衷心感谢！在设计过程中，其她教师、同窗和我同事也都给了我许多协助和支持，在此向她们表达感谢！
最后，再次向所有予以我支持、协助和勉励教师和同窗表达感谢，但愿她们此后工作顺利，每天开心!

参照文献参照文献我需要什么，好像都是网上查。。。

1、郑英华编著，《cimatron E8.0数控编程加工编程一点通》。本书解说各个应用模块操作功能，再依照详细实例讲述各种加工应用思路
2、陈洪涛主编，《数控加工工艺与编程》。高等教诲出版社，本书较好地反映了国内外关于数控加工工艺新发展和新成果，详细简介了数控编程惯用编程指令及其应用。
3、李华编，《机械制造技术》。高等教诲出版社，，本书从对机械制造过程理解入手，以工件表面成形理论和金属切削理论基本为基本，简介各种加工办法特点，应用及有关工艺装备选取与使用；以零件机械加工精度构成及实现为主线，简介各种加工办法综合应用，构成完整机械加工工艺办法，阐明机械加工工艺设计原则。
4、李澄主编，《机械制图》。高等教诲出版社，
和平面投影，变换图影面法，立体投影，立体表面交线、组合体视图及尺寸标注，轴测图机件表达办法，原则件和惯用件，零件图，装配图，计算机绘图应用。
5、夏凤芳主编，《数控机床》。机械工业出版社，，以金属切削机床基本知识为起点，在阐述数控车床基本原理基本上，详尽地简介了数控车床构造与功能，轴类零件加工，数控车床安装调试以及保养维修等方面常识。
6、王卫兵编著，《Cimatron E》中文版数控编程入门与实例解说。本书重点讲述了数控铣削以及刻字解说编程，对每种操作都给出了详细操作实例。
7、詹华西编，《数控加工与编程》。西安电子科技大学出版社， 年
数控加工与编程是以数控加工实用基本，数控车床、铣床、加工中心操作与编程，宏编程技术及其应用，微机自动编程与应用。纯熟掌握数控车床编程G代码，编程原理，上机操作环节和注意事项等。
8、袁哲俊主编，《金属切削刀具》。上海科学技术出版社，1992年。
9、薛彦成主编，《公差配合一技术测量》。机械工业出版社，，反映出公差配合和技术测量最新理论和国标，掌握各种公差符号对零件规定，如何减小测量误差，公差级别配合。
10、庞建跃主编，《机械制造技术》。机械工业出版社，，讲述了老式制造技术，也简介了先进制造技术，数控机床、数控刀具、当代夹具和特种加工等内容。
11、京玉海、罗丽萍主编，《机械制造基本（上）》。清华大学出版社，，重要阐述了工程材料性能、构造与结晶、变化性能办法和惯用工程材料种类及其选取，毛坯成型办法工艺基本、惯用成型办法、构造设计和毛坯选取。
12、京玉海、罗海萍主编，《机械制造基本（下）》。清华大学出版社，，重要阐述零件加工办法基本知识、惯用加工办法和零件构造设计。
13、程美玲主编，《数控编程技能》。国防工业出版社，，重要对数控加工技术、数控加工编程基本、数控加工工艺与数值计算、数控车床编程、数控铣床编程、加工中心编程、自动编程进行了较为详细讲述。
14、郑英华 何华妹 Cimatron E8.0数控编程加工入门一点通 北京：清华大学出版社 10月
15、蔡娥 吴立军 聂相虹Cimatron E8.0产品设计与数控编程实例解析 北京：清华大学出版社 2月
16、王卫兵 Cimatron E6.0数控编程实用教程 北京：清华大学出版社 8月

附录1：机械外骨骼设计与三维几何建模过程图
1. 使用UG软件进行三维建模

图1-1 UG软件界面图
2. 在UG中新建文献

图1-2 新建UG文献
3. 起始建模并创立初始三维实体

图1-3 起始建模

图1-4 命令查找器中查找“人体”，输入人体模型
4. 人体模型调节

图1-5 人体模型调节
5. 保存后重新导入

图1-6 另存为STP文献，重新导入
6. 建立基准平面

图1-7 建立基准平面

图1-8 重新指定基准CSYS

7. 对人体模型进行偏置曲面

图1-9 偏执曲面

图1-10 导出人体骨架

图1-11 替代为面
8. 通过人体骨架画出主体躯干模型

图1-12 建模并进行外观设计
9. 对手臂某些进行设计

图1-13 添加草图基准

图1-14 建模并进行外观设计
9. 对下肢某些进行设计

图1-15 连接部位

图1-16 建模并进行外观设计

图1-16 建立基准面并进行建模设计
10. 最后修改

图1-17 进行曲面缝合

图1-18 进行曲面平度分析，相差较大重新缝合

图1-19 检查几何体

图1-20 另存为STP通用格式
附录2：机械零件图

图2-1 足背-右 零件图

图2-2 足背-左 零件图

图2-3 肘-左 零件图
图2-4 肘-左 零件图

图2-5 手臂-下-左 零件图

图2-6 手臂-下-右 零件图

图2-7 手臂-上-左 零件图

图2-8 手臂-上-右 零件图

图2-9 髋部 零件图

图2-10 背部 零件图

图2-11 大腿-左 零件图

图2-12 大腿-右 零件图

图2-13 手-左 零件图

图2-14 手-右 零件图

图2-15 膝部-左 零件图

图2-16 膝部-右 零件图

图2-17 膝盖-左 零件图

图2-18 膝盖-右 零件图

图2-19 小腿-右 零件图

图2-20 小腿-左 零件图

图2-21 胫骨-左 零件图

图2-22 胫骨-左 零件图
图2-23 胫骨-左 零件图

图2-24 胫骨-左 零件图

图2-25 胫骨-左 零件图

附录3：机械外骨骼渲染效果图

图1：人体穿戴渲染图

图2：人体穿戴渲染图