穿戴式健身器的设计建模与Adams仿真开题报告

毕业设计（论文）开题报告

题目：穿戴式健身器的设计、建模与Adams仿真

1. 毕业设计（论文）综述（题目背景、研究意义及国内外相关研究情况）

1.1题目背景、研究意义

能源是人类社会赖以生存和发展的重要物质基础。纵观人类社会发展的历史，人类文明的每一次重大进步都伴随着能源的改进和更替。能源的开发利用极大地推进了世界经济和人类社会的发展。自2008年我国成功举办奥运会后健身在我国越来越流行健身房如雨后春笋般在我国发展，这是我国健身行业发展最强有力的后盾。根据测算每一个成年人锻炼一小时消耗能量0.2kw•h。。那么如果一个健身房有30台这样的设备每台每天工作5小时，相当于为国家节约0.324吨标准煤。这对于有多个连锁分店的健身企业来说无疑是一个最为有效和最为简便的降低健身房的能源成本的方法。通过该设计旨在锻炼学生运用现代设计方法基本原理进行设计和工程分析，使学生受到机械工程师基本训练。

1.2 国内外相关研究情况

健身器材或称为健身器械，就是用于人体健身的器材或器械。近十多年来，它在世界各国却有了极其广泛的应用范围。它不仅适用于人体的健身、健美，而且还广泛应用于群众性的体育锻炼、专业运动的基础训练和体能训练、体疗康

复锻炼以及体育性的文化娱乐和体闲等方面。健身运动最早在美国兴起，1998

年美国健身产业的产值就己达到631亿美元，甚至超过了石油化工(533亿美元)、

汽车制造(531亿美元)及航空、初级金属和木材加工等重要工业部门当年的产

值，这一产值占美国当年GDP的11. 3%，在国民经济中居22位。到1999年，

美国健身产业的产值增加到2000亿美元，成为美国的支柱产业。伴随这一运动

产生的健身器材行业也成为一种热门行业，至今仍方兴未艾。健身器材己在国

际市场上立足了20多年，仅美国每年就有120亿美元的销售额。

随着社会的发展，我国居民的生活水平不断提高，生活方式发生了相应的

变化，体育生活逐渐进入到人们的生活方式之中。随着我国的家庭结构口趋小

型化，家庭劳动社会化，以及五天工作制的实施，人们拥有了充足的余暇时间，

同时，人们的思想观念口益理性化，“与其花100元治病，不如花1元钱防病”

这种健康新理念的广泛传播，使越来越多的民众积极参与健身并为此投资。健

身活动的升温，拉动了健身运动器材的俏销2。

穿戴式健身器目前在国内外健身领域运用并不是很广泛，是一个新兴的需

要开发的项目。可借鉴国内外对于可穿戴式肢体机器的的原理与相关研究内容

对其进行进一步的研究和创新。

2. 本课题研究的主要内容和拟采用的研究方案、研究方法或措施

2.1设计(论文)的主要内容（理工科含技术指标）：

题目内容主要包括三个方面，专用穿戴式健身器的设计，建模和工程分析：

A. 在设计方面要求依据设计参数，设计穿戴式健身器的方案，结构。

B. 在建模方面要求建立穿戴式健身器的实体装配模型。对实体装配模型进行工程简化。

C. 运动分析方面要求提取穿戴式健身器的速度，加速度，特性。并输出运动规律曲线。

D. 健身器总重：3.2kg腿肢长度范围：965----1085 mm；腿肢髋关节摆动最大角度：40°；腿肢膝关节转动角度范围：20°----85°；腿肢踝关节摆动最大角度：40°；腿肢弹簧负载范围：-75N----+75N；腿肢弹簧可调力范围：0N----40N；适用身高范围：155----180cm

2.2研究方案:

方案A

通过对人体全身大肌肉群锻炼运动的分析，对上肢下肢各大肌肉群单独的分析，设计独立机构方案和结构，各部分完成后进行整体的连接和调整。

方案B闰土机械外文翻译成品某宝dian

参考国内外上、下肢可穿戴康复机器人的结构原理，加入肌肉训练的运动分析，进行设计和建模。

3. 本课题研究的重点及难点，前期已开展工作

本课题研究的重点：人体各大肌肉群的运动分析和机械原理的掌握与运用

难点：机构的运动分析与建模

前期已开展工作：查阅机械原理和健身器材以及肌肉运动分析相关资料，了解穿戴式健身器机构的组成及运动分析，为进一步周密的设计做好充分准备。

4. 完成本课题的工作方案及进度计划（按周次填写)

第1周：收集资料，借阅参考书，下载相关英文文献。

第2~8周：要求依据设计参数，设计方案，结构。

第8～14周：建立实体装配模型。对实体装配模型进行工程简化。

第14～16周：要求合理确定约束条件，用Adams软件对实体进行运动以及特性曲线分析。

第16～18周：分析结论撰写论文。

5 指导教师意见（对课题的深度、广度及工作量的意见）

指导教师：

年月日

6 所在系审查意见：

系主管领导：

年月日

参考文献

[1] 徐执陶但斌自行车蹬踏过程中肌肉运动分析重庆大学振动研完室

[2] 艾保全(1.中山大学物理学系，王先菊‘，刘国涛‘，刘良钢‘，郑华2广东广州510275; 2.湖北大学物理学系，湖北武汉430062) 肌肉运动的动力学模型

[3]单大卯人体门尸肤刃L肉功能模裂及其应用的研究

[4]陈磊可穿戴式下肢康复机器人的本体设计和步态规划

[5]孙恒陈作模葛文杰机械原理

[6] Wearable Observation Supporting System for Face Identification based on Wearable Camera Lu Han and Zushu Li

[7] HUXLEY A F, SIMMONS R M.Proposed mechanismof force generation in striated muscle[J].Nature,1971, 233: 533一538.

[8]MATSUUB、H,NAKANO M .Theoretical approach toA c;tiyosin system as an example of complex system [J].Biomedical Fuzzy and Human sciences, 1997, 3(1):47一52.