随着装备数量和产品数量的增加,维修工的任务量越来越大。现阶段绝大多数维修任务需要人的参与,特别是需要维修人员用双手执行某些动作来完成维修任务,高强度大负荷的维修任务给维修人员的双手带来了较重的工作负担,这些工作任务直接将造成维修人员双手容易疲劳,进而影响维修工作的效率和质量。针对维修领域人手劳动强度大的问题,我们探索研制维修助力设备,目的是维修人员穿戴维修设备工作时,感知人手动作,结合维修任务的特点和需求,借鉴了机械手和外骨骼康复手的研究成果,从模仿人手生物特性结构的角度进行设计,融入具有支撑、助力等功能的外骨骼结构,通过手部外骨骼结构为人手提供辅助力量,减轻人手的工作强度,减缓手部肌肉疲劳,提高维修工作效率。本论文主要内容包括:(1)调研国内外维修领域中多种应用于辅助维修工作的机械手的研究现状,明确了维修助力设备的重要性质,分析维修领域的实际需求,围绕如何有效地提供辅助握力的目标开展维修助力设备的研制及实验研究。(2)维修助力设备手部外骨骼结构设计。从仿生学角度出发,通过对人手的生物学特性的分析,对手部外骨骼结构进行系统的设计,并运用仿真分析的理论和方法,模拟外骨骼结构的运动特性和受力情况,以保证其理论可行性。(3)维修助力设备机电控制系统设计。针对维修助力设备的助力原理,设计与之配套的机电控制系统,对控制策略、布局要求等进行合理规划,进一步深入阐述维修助力设备的工作原理。(4)维修助力设备助力性能实验验证。对维修助力设备的效果进行实验验证,主要验证其助力性能和整体系统的运行效果,并依据实验结果进行了分析讨论。