单兵背负式外骨骼担架的设计与分析

作者:毛云霄; 崔海坡*; 赵展; 郭旭东; 张鑫; 马骞
来源:生物医学工程学杂志, 2023, 40(06): 1200-1208.

摘要

针对在海军舰艇上救助伤员的搬运环节,本文设计了一款新型单兵背负式外骨骼担架搬运装置。利用三维建模软件构建了单兵背负式外骨骼担架的三维模型,通过有限元分析技术对所设计的外骨骼担架开展静力学仿真、模态分析和瞬态动力学分析。结果表明,平地行走时,外骨骼担架的最大应力为265.55 MPa,低于其制作材料的许用强度,且整体变形小;模态分析得到的各步态下外骨骼担架的固有频率范围为1.96~28.70 Hz,与人体行走时的摆动频率1 Hz差别较大,表明所设计的结构可以有效避免共振现象的发生。瞬态动力学分析结果表明,外骨骼担架的最大形变和应力均在安全范围之内,满足预期性能要求。综上,本研究设计的单兵背负式外骨骼担架可解决现有担架需2人以上搬运的问题,尤其适用于海军舰艇狭小空间,可为海军舰艇上的伤员救助提供新的方案。