当前位置:主页 > 医学论文 > 生物医学论文 >

人类负重外骨骼结构及其伺服控制系统设计研究

发布时间:2017-05-04 15:16

  本文关键词:人类负重外骨骼结构及其伺服控制系统设计研究,,由笔耕文化传播整理发布。


【摘要】:外骨骼技术融合了机械原理、电磁感应、流体传动、自动控制、信息等技术,是一种可穿戴的人机一体化系统。外骨骼穿戴在人体外部,为人体提供诸如保护、助力、助行等功能,能够完美地将人类的灵活性、智能性、适应性等特性与机器人负载能力强、工作时间长等特性结合,具有非常强的实用性和极大的应用前景。本论文围绕外骨骼机器人机械结构设计、动力系统设计、运动学分析和实验研究等关键问题对外骨骼进行了研究。本论文主要研究内容如下:1.对人体下肢运动机理、结构参数和各关节运动特性进行了详细的分析和总结,得到了外骨骼机器人机械结构参数。根据人体仿生学原理,对外骨骼机器人髋关节、膝关节、踝关节、大腿连杆、小腿连杆和足部结构进行了合理的设计,利用Solidworks Motion软件对髋关节、膝关节进行了仿真,得到其液压缸位移、速度、加速度与关节角位移、角速度、角加速度的关系,验证设计合理性。2.在比较现有机器人驱动方式的基础上,设计了外骨骼的液压系统方案并介绍了其控制原理;设计了实验用液压泵站、外骨骼液压系统液压缸和蓄能器;在分析比较现有的伺服阀基础上,对液压系统的关键控制元件伺服阀进行了选型,确定了伺服阀的型号为Star 200系列2级微型伺服阀;最后建立了液压系统数学模型,利用Matlab/SIMULINK对其进行仿真。3.建立外骨骼机器人D-H坐标系,对本论文设计的外骨骼进行运动分析,验证其正向运动学的正确性;采用微分变换法对其雅克比矩阵进行了求解。4.搭建了外骨骼实验平台,对其可穿戴性、液压伺服控制和髋关节液压缸输出零扭矩现象进行实验研究。
【关键词】:外骨骼 结构设计 液压伺服控制 运动分析
【学位授予单位】:浙江工业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:TP242;R318
【目录】:
  • 摘要5-6
  • ABSTRACT6-10
  • 第1章 绪论10-22
  • 1.1 选题的背景和意义10-11
  • 1.2 国内外研究现状及趋势11-20
  • 1.2.1 国外研究现状11-18
  • 1.2.2 国内研究现状18-20
  • 1.3 课题的主要研究内容20-21
  • 1.4 本章小结21-22
  • 第2章 外骨骼机械结构设计22-40
  • 2.1 人体下肢结构参数及各关节运动特点分析22-28
  • 2.1.1 人类标准步态简析22-23
  • 2.1.2 人体下肢各关节运动分析23-25
  • 2.1.3 各关节运动范围25-27
  • 2.1.4 人体结构尺寸参数27-28
  • 2.2 负重外骨骼下肢机械结构设计28-38
  • 2.2.1 髋关节机械结构设计28-33
  • 2.2.2 膝关节机械结构设计33-35
  • 2.2.3 踝关节机械结构设计35-36
  • 2.2.4 其他部件设计36-38
  • 2.3 本章小结38-40
  • 第3章 外骨骼动力系统设计40-63
  • 3.1 液压系统方案及控制原理41-43
  • 3.1.1 液压系统方案设计41-42
  • 3.1.2 系统控制原理42-43
  • 3.2 液压元件选型与设计43-55
  • 3.2.1 液压泵站设计43-44
  • 3.2.2 伺服阀选型44-48
  • 3.2.3 液压缸设计48-52
  • 3.2.4 蓄能器设计52-55
  • 3.3 伺服控制系统研究55-62
  • 3.3.1 液压系统数学模型的建立55-60
  • 3.3.2 液压系统仿真60-62
  • 3.4 本章小结62-63
  • 第4章 外骨骼机器人运动分析63-68
  • 4.1 外骨骼机器人正向运动学63-66
  • 4.2 外骨骼机器人雅克比矩阵的求解66-67
  • 4.3 本章小结67-68
  • 第5章 外骨骼实验研究68-76
  • 5.1 外骨骼机器人穿戴实验68-69
  • 5.2 单关节液压伺服系统实验研究69-72
  • 5.3 外骨骼机器人髋关节零扭矩实验研究72-75
  • 5.4 本章小结75-76
  • 第6章 总结与展望76-78
  • 6.1 研究总结76-77
  • 6.2 展望77-78
  • 参考文献78-81
  • 致谢81-82
  • 攻读学位期间参加的科研项目和成果82

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 张丽;翟娟娟;;机器人手术的应用[J];全科护理;2010年13期

2 武少杰;;一个通过触诊能够自动完成诊断任务的先进的机器人系统[J];国外医学.生物医学工程分册;1988年03期

3 朱帆三;;一种通过触摸而自动诊断的先进机器人系统[J];国外医学.生物医学工程分册;1988年05期

4 索鸿英;形形色色的机器人[J];世界科学技术;1998年02期

5 刘林森;;机器人——信息化时代的白衣天使[J];科学之友(A版);2008年03期

6 胡宇川,季林红;从医学角度探讨偏瘫上肢康复训练机器人的设计[J];中国临床康复;2004年34期

7 王田苗;;为什么机器人会用于临床[J];中国医药生物技术;2007年02期

8 伍胜;;机器人在食品包装中的应用[J];食品安全导刊;2010年06期

9 杨鑫;李占贤;徐卫国;;外科手术机器人的研究现状与进展[J];河北联合大学学报(医学版);2012年02期

10 F.Bortz;张建新;;H.西蒙关于制造聪明的机器人的谈话[J];心理学动态;1985年03期

中国重要会议论文全文数据库 前10条

1 胡春华;范勇;朱纪洪;孙增圻;;空中机器人的研究现状与发展趋势[A];2005年中国智能自动化会议论文集[C];2005年

2 陈卫东;;服务机器人的技术发展及微特电机在其中的应用[A];第十届中国小电机技术研讨会论文集[C];2005年

3 肖玉林;侍才洪;陈炜;李浩;张西正;;救援机器人的现状及发展趋势(综述)[A];天津市生物医学工程学会第三十四届学术年会论文集[C];2014年

4 郑亚青;吴建坡;;岸边集装箱宏-微起重机器人的机构、结构设计及运动仿真[A];2009海峡两岸机械科技论坛论文集[C];2009年

5 王静;边继东;张大慧;林峰华;张宏;;管道定量采样机器人系统设计[A];2009全国虚拟仪器大会论文集(二)[C];2009年

6 黄海明;杨雷;宋跃;赖思沅;;智能保安巡逻机器人[A];2009全国虚拟仪器大会论文集(二)[C];2009年

7 王明辉;马书根;李斌;;独立操作型可重构机器人群体的动态层次体系结构研究[A];第八届全国信息获取与处理学术会议论文集[C];2010年

8 谭金林;刘明英;梁建民;;机器人硬件电路设计[A];1995年中国智能自动化学术会议暨智能自动化专业委员会成立大会论文集(下册)[C];1995年

9 许家中;孔祥冰;尤波;李长峰;禹鑫q

本文编号:345329


资料下载
论文发表

本文链接:https://www.wllwen.com/yixuelunwen/swyx/345329.html


Copyright(c)文论论文网All Rights Reserved | 网站地图 |

版权申明:资料由用户8bcae***提供,本站仅收录摘要或目录,作者需要删除请E-mail邮箱bigeng88@qq.com