题目：运动员膝关节康复机器人造型设计及人机工程学研究

随着康复医学的发展和相关技术的进步,机器人技术已逐渐介入到医学康复的许多领域。本课题的研究目的是设计一款膝关节康复机器人用来帮助伤残运动员改善康复效果。以美观舒适的造型、合理的运动方式、符合人机工程学原理的人机界面体现对运动员的人文关怀。论文主要研究工作如下：首先，从文化的角度分析了康复产品用户的心理特点以及他们对于康复产品选择的倾向性，结合调研结果为膝关节康复机器人的文化主题定位。并依据该文化主题进行了膝关节康复机器人的造型设计。随后进行了膝关节康复机器人小腿夹持器的设计。小腿夹持器分为上、下表面两部分，其下表面的设计是通过理论计算与人机工程学实验相结合的方法进行的，通过压力测试实验得到小腿在不同曲率界面下的压力分布情况，经过研究分析，得出使小腿压力均匀分布的曲率并作为小腿夹持器下表面设计的依据；小腿夹持器上表面的设计主要考虑了与人腿接触界面材料的选择等方面因素，从而较好地满足了康复运动中的舒适性需求。然后通过理论计算结合人体测量学的相关数据分析了康复机器人座椅的座面和椅背的压力分布情况，寻找到使人产生坐姿疲劳的原因，进而对座面和椅背的主要支撑点进行了分析和设计，对椅背和座面的主要尺寸进行了设计定位。使其满足舒适性需求。最后利用人体测量学的相关知识结合分析、计算研究了膝关节康复机器人的座椅扶手的舒适性问题，分别在被动运动模式和主动运动模式两种情况下对扶手的主要尺寸进行了分析和选定，为了尽可能减小手臂的疲劳感，对于扶手类型也通过实验的方法结合生物力学分析进行了设计。并对最终确定的扶手界面通过实验采用关联矩阵的方法对其舒适性进行了评估。膝关节康复机器人的造型设计和人机界面设计为康复产品设计的研究提供了理论和实验数据等方面的参考，其中关于小腿夹持器设计的研究方法作为作者独创性的工作，可供相关研究借鉴。