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作品名称：智能化下肢外骨骼创新结构设计
学校名称：山东科技大学
参赛队伍：汉堡包队
队伍编号：200744
参赛学生：刘子涵董子意吴昊豫
指导老师：朱然
投票日期：2024年10月08日 00:00->2024年12月05日 15:00
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详细说明

目前，由于工伤、疾病、交通事故以及自然灾害等因素，使得我国226万人的肢体被截去，并且近些年科技在不断进步、自然灾害也经常发生、开私家车的家庭越来越多引发了逐年增长的交通事故，从而使得残疾患者人数每一年都在增加^[1]。

本课题研究目的是帮助下肢因意外事故被截肢的患者完成日常行走。课题研究了人体膝关节结构和人体步态，对下肢假肢的驱动方式、传动机构和电机等方面进行了对比分析，提出了一种可行方案。除此以外，本方案还考虑了安全性和经济性。

研究中将人体下肢模型进行简化，膝关节处等效为单自由度的杆件运动，对下肢的运动规律和转矩进行分析，逐一分解运动，通过调节大腿和膝关节电机的运动速度模仿正常人行走的动作。膝关节处，电机采用带有行星减速器的步进电机，配合锥齿轮传动，完成屈伸动作，大腿和小腿的长度可根据患者的体型在一定的范围里进行伸长和缩短。外壳采取铝合金，在保证硬度的同时可以减小质量。

通过Solidworks等软件进行零件图和装配图的绘制，并通过CAD最后修改二维图。通过Solidworks里的插件simulation对关键部件进行受力分析^[2]，受力较轻且零件形状复杂部位可采取3D打印，并用测量功能求解各子装配体质心位置，便于转矩的计算和电机的选用。

最终，使肢体残缺患者能够完成日常行走的动作。