单兵助力系统设计与研究

发布时间：2021-12-01 17:37

　　随着军事科技的飞速发展,单兵装备中不断涌入新的成员。另外随着军事变革,高强度和高消耗成为了现代战争的主要特点。以上情况使得现代士兵的负重与日俱增,在逐渐挑战着士兵的体能极限。为此,本文以单兵助力系统为对象,进行了总体方案、液压系统等设计和研究。本文首先对单兵助力外骨骼的国内外研究状况进行了总结,并以此为基础对单兵助力外骨骼方面的技术问题进行了分析。然后针对单兵助力系统的四个组成部分：控制系统、感知系统、驱动系统和机械系统分别进行了方案设计。接着以人体行走步态为基础对单兵助力系统进行了运动学和动力学建模。针对大腿紧固带的位置可能造成的人机髋关节和膝关节的运动偏差及穿戴舒适性的影响,采用ADAMS分析软件进行了单兵助力系统的单独行走仿真和人机联合行走仿真。仿真结果表明所选的大腿紧固带安装位置对人机髋关节和膝关节的运动偏差及穿戴舒适性影响非常小。最后针对单兵助力系统的助力要求,对微型液压系统进行了压力补偿设计和组件选型。考虑到行走助力时四个关节液压支路可能存在的相互影响现象,利用AMEsim平台对液压系统进行建模和系统仿真。通过对比分析压力补偿式多路系统和普通单泵多路系统的仿真结果,得知压力... 

【文章来源】：南京理工大学江苏省 211工程院校

【文章页数】：75 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
目录
1 绪论
    1.1 选题背景与意义
    1.2 国内外研究状况
        1.2.1 国外研究状况
        1.2.2 国内研究状况
    1.3 单兵助力外骨骼系统技术问题分析
    1.4 本文主要研究内容
    1.5 本章小结
2 总体方案设计
    2.1 总体方案构成
    2.2 控制系统设计
    2.3 驱动系统设计
        2.3.1 驱动系统要求
        2.3.2 驱动系统选型
    2.4 感知系统设计
        2.4.1 感知系统的作用
        2.4.2 感知系统的布局
        2.4.3 传感器的选型
    2.5 机械系统设计
        2.5.1 人体下肢自由度分析
        2.5.2 机械系统自由度分配
        2.5.3 机械系统关重件结构设计
    2.6 本章小结
3 单兵助力系统动力学建模与分析
    3.1 人体系统模型
    3.2 单兵助力系统运动学分析
    3.3 单兵助力系统动力学建模
        3.3.1 人正常行走步态分析
        3.3.2 单脚支撑期动力学建模
        3.3.3 双脚支撑期动力学建模
    3.4 单兵助力系统动力学分析
        3.4.1 大腿紧固带位置对髋关节及膝关节运动偏差的影响分析
        3.4.2 单兵助力系统单独行走分析
        3.4.3 大腿紧固带对穿戴舒适性的影响分析
    3.5 本章小结
4 液压系统设计与仿真
    4.1 液压回路设计
    4.2 液压组件选型
        4.2.1 选型依据
        4.2.2 选型计算
        4.2.3 三位四通比例方向阀、压力补偿器等液压组件选型
    4.3 液压系统仿真分析
        4.3.1 AMEsim介绍
        4.3.2 普通单泵多路系统仿真分析
        4.3.3 压力补偿式多路系统仿真分析
    4.4 本章小结
5 总结与展望
    5.1 本文工作总结
    5.2 展望
致谢
参考文献
附录


【参考文献】：
期刊论文
[1]压力补偿器在液压系统中的应用[J]. 杨殿宝.  流体传动与控制. 2012(03)
[2]基于AMESim的减压阀建模与仿真分析[J]. 余旋,陈海虹,郑瑜,史红燕.  起重运输机械. 2011(10)
[3]对定差减压阀和压力补偿器的注释[J]. 李运华.  液压气动与密封. 2011(10)
[4]LUDV多路阀中压力补偿阀的仿真分析[J]. 牛越胜,张圣峰,徐兵,刘伟.  机电工程. 2011(08)
[5]单兵外骨骼结构与运动分析[J]. 张凯.  科技创新导报. 2011(13)
[6]基于AMESim的平整机推上伺服系统建模与仿真[J]. 周为民,王炜,孙波,董如金,王挺,曹恒.  机床与液压. 2011(08)
[7]基于位置内环的骨骼服力控制方法[J]. 杨智勇,归丽华,杨秀霞,顾文锦.  中南大学学报(自然科学版). 2010(01)
[8]骨骼服灵敏度放大控制方法研究[J]. 杨智勇,张远山,顾文锦,杨秀霞.  计算机仿真. 2010(01)
[9]可穿戴的机器人——外骨骼机器人最新发展[J]. 杨晓红.  轻兵器. 2009(08)
[10]正常成人裸足与穿普通运动鞋足底压力的比较[J]. 宋雅伟,钱竞光,岳璐.  中国组织工程研究与临床康复. 2008(50)

博士论文
[1]基于柔性外骨骼人机智能系统基础理论及应用技术研究[D]. 张佳帆.浙江大学 2009
[2]可穿戴型助力机器人技术研究[D]. 陈峰.中国科学技术大学 2007
[3]基于外骨骼技术的机器人远程控制[D]. 李晓明.浙江大学 2004

硕士论文
[1]基于柔性双足信息的助力机器人行走控制方法研究[D]. 郑成闻.中国科学技术大学 2011
[2]多自由度下肢外骨骼控制系统研究[D]. 刘志娟.浙江大学 2011
[3]一种用于步态检测的柔性双足助力机器人感知系统的研究[D]. 陈炜.中国科学技术大学 2010
[4]穿戴式下肢外骨骼机构分析与设计[D]. 尹军茂.北京工业大学 2010
[5]可穿戴助力机器人传感器信号预测算法和控制器的设计[D]. 孙兆君.中国科学技术大学 2009
[6]可穿戴下肢助力机器人动力学建模及其控制研究[D]. 方郁.中国科学技术大学 2009
[7]外骨骼机器人设计和控制系统研究[D]. 丁兆义.东北大学 2008
[8]正常中国成年人足底压力分析[D]. 王明鑫.同济大学 2007
[9]基于肌电信号控制的康复医疗下肢外骨骼设计及研究[D]. 费烨赟.浙江大学 2006
[10]人体下肢外骨骼工作机理研究[D]. 赵彦峻.南京理工大学 2006



本文编号：3526771