尽管自动化设备在物流和制造业中已经广泛应用,人工物料搬运在人们的生产和生活中依然普遍存在,成为导致职业性肌肉骨骼伤害的重要因素。合理使用搬运辅助装备是降低劳动受伤风险、保护劳动者人身安全和提高作业效率的有效手段。随着机械化程度的提高,各类搬运和负重装备已经应用于制造业和其他需求较高的行业如物流、医疗和紧急救援等。在不断追求工作效率的同时,辅助装备的便携性和通用性成为近年来热点研究问题。本文从减轻工作负荷、降低损伤风险需求出发,结合人工搬运生物力学理论基础和人机工程实验,探索不同搬举相位内外部受力模式,制定了针对手部、背部和腿部的力传导辅助策略,以基于薄膜传感技术的鞋内置压力检测系统为人机接口,设计研制了一套柔性穿戴式搬运辅助装备WLCD,并对该装备实际辅助效果进行人机工程评价研究。本文的主要研究内容包括:(1)结合了人工物料搬运生物力学模型和人机工程实验,进行关节运动学与动力学分析、手部施力分析和表面肌电分析,研究了基于人机工程学的人工搬运影响因子,为引入力传导方法制定辅助策略提供了理论和实验依据。(2)研制了基于薄膜压力传感器和关节角度测量的人体运动信息测量系统iPPS,实施基于足底压力分布的步态实验,研究足压信息与关节角度映射关系,引入基因表达式编程算法建立了下肢关节角度预测模型,并依据模型对iPPS传感器排布进行优化,为辅助装备人机和谐控制提供了人机接口和数据支撑。(3)分析了搬运辅助装备用户需求,将“以人为中心”思想作为出发点,人工搬运指导原则作为设计要素,采用重心转移、力量转移和能量转移三种辅助技术,进行辅助状态下人体各关节受力情况分析,制定了辅助装备助力方式和途径。利用Rhino软件进行装备本体结构设计,对所需作动器、功能材料进行参数对比和选型,研制开发了柔性穿戴式搬运辅助装备样机原型。(4)评估了该辅助装备在重复抬举作业、抬举能力实验和持重搬运作业三种作业模式下的辅助效能,融合主客观联动与心理物理学方法进行人机工程评测研究,结果表明搬运辅助装备在一定程度上减低了背部肌肉负荷、氧消耗和心率储备率,同时主观评价显示搬运较重物体时装备具有明显的辅助作用。