电动助力携行具结构设计与研究(2)

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4.2.1 平地状态下，后部轮架在中间位置时的情况 23

4.2.2 上 30 度斜坡，后部轮架在最高点时的情况 23

4.2.3 上 30 度斜坡，后部轮架在最低点时的情况 24

4.2.4 下 30 度斜坡，后部轮架在最高点时的情况 25

4.2.5 下 30 度斜坡，后部轮架在最低点时的情况 25

4.3 越障能力 26

5 携行具关键部件刚、强度分析 29

5.1 连接轴的刚、强度分析 29

5.2 后部连接杆的刚、强度分析 30

第 II 页本科毕业设计说明书

5.3 前部连接杆的刚、强度分析 32

结论 34

致谢 35

参考文献 36

本科毕业设计说明书第 1 页

1 引言

一直以来，人的体能极限一直是限制人类进行野外长时间徒步工作的重要原因，因为携带的物品的质量关系到自持力的大小，而这又与人的体能及携带能力具有矛盾关系，如何在较大负载重量下，尽可能地帮助人节省体能，是一个值得关注的问题。典型的情况例如战士在行军或者远程巡逻时，需要背负补给品，武器，弹药以及野外露营的设备，负载非常大，尤其是在比较复杂的地形条件下，这些负载会极大地消耗战士的体能，影响战士的巡逻效率和战斗力。因此，考虑到这种情况后，就想为了让需要野外长时间负重的使用者在减轻负担的同时能够有充足的物资携带量。在参考目前国内外在携行具方面的各项研究和成果，结合日常生活中对各种携行设备的直观认识，同时又在考虑了人机工程学的要求及使用者的受力情况之后，设计出了本课题中的这款电动助力携行具，其目的就在于能够及节省使用者的体能，又提供足够的负载能力，甚至在某些情况下提供额外的负载能力和空间。这款助力携行具的设计能够用于多个方面，包括军队巡逻，野外勘探等等，在日常生活中，也能够起到帮助人们携带物品的作用。

1.1 本课题研究背景

随着技术的发展时代的进步，士兵的单兵装备种类越来越丰富，功能越来越强大。但这些单兵装备都受到一个决定性因素的限制，那便是士兵的体力。如何更好地帮助士兵节约体能，甚至通过外部手段增加士兵的负重，成为了增强士兵单兵作战能力的关键。研制一种外能源助力的携行装置无疑是一种非常有效的手段。目前比较热门和先进的相关概念是外骨骼机器人系统，这实际上是一种可穿戴的机器人即穿戴在操作者身体外部的一种机械机构，同时又融合了传感、控制、信息耦合、移动计算等机器人技术，在为操作者提供了诸如保护、身体支撑等功能的基础上，还能够在操作者的控制下完成一定的功能和任务。由于外骨骼机器人技术能够增强个人在完成某些任务时的能力，外骨骼和操作者组成的人～～外骨骼系统能够对环境有更大的适应能力，因而近年来该技术受到了广泛的注意。但外骨骼系统目前仍然面临了一些挑战，包括：构造材料、动力源、控制、促动、生物机械学等。其中安静而高效的动力源和促动装置面临着比较大的瓶颈。其中安静而高效的动力源和促动装置面临着比较大的瓶颈。介于外骨骼技术的研究现状，这里选择了一种能力更弱，但是更简单经济的助力携行具方案。利用电力驱动的简单轮式结构，通过与士兵的携行具进行整合，在有限的地形起伏条件下，帮助士兵节省体力。来!自~751论-文|网www.751com.cn