智能仿生手的虚拟样机开发和运动控制算法研究

来源 :吉林大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:kinglesssss
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
目前,我国残疾人总量已经达到8000多万,其中肢体残疾占到残疾人总量的近30%。社会上对相关的假肢需求日益紧迫,对假肢等相关研究能够帮助残疾人实现正常的生活和更好的融入社会,因此这些研究就具有巨大的现实意义。本文首先开发仿生手的虚拟样机模型,能够完成简单的动作,并得出相关参数信息;然后根据这些参数信息建立仿生手食指的动力学方程,并进行仿真验证;根据给定的期望轨迹,设计运动控制算法使仿生手的手指可以以一定的精度和速度跟踪上期望轨迹,达到良好的控制效果。本文研究得到了吉林省科技发展计划项目(20090350),吉林大学“985工程”工程仿生科技创新平台项目,高等院校博士专项科研基金(20100061110029)以及吉林大学博士研究生交叉学科科研资助计划项目(2011J009)的资助。本文主要有以下四个方面的研究工作:(1)通过对人手的生物学、结构元素分析,初步确定仿生手模型的大致特征;然后应用ADAMS动力学建模软件开发出仿生手的虚拟几何模型,添加必要的约束,并给各个关节施加力矩,仿真验证了模型的合理性,各关节转角满足预先设计要求。(2)求出仿生手手指连杆的变换矩阵,导出各个连杆的伪惯量矩阵计算公式,利用第2章开发仿生手食指几何模型的有关参数;然后应用符号计算数学软件Maple计算出食指拉格朗日动力学方程的具体表达式;最后应用ADMAS和MATLAB进行验证仿真,仿真结果表明建立食指的拉格朗日动力学方程是正确的。(3)在前文研究工作基础上对食指进行轨迹跟踪控制。首先分析仿生手运动控制的特点,以及对控制性能的要求,选取迭代学习控制算法,简要介绍迭代学习控制算法的基本原理,然后应用自适应迭代学习控制算法对被控对象进行轨迹跟踪控制。仿真结果表明自适应迭代学习控制算法在迭代收敛的速度和跟踪期望轨迹的精度上都要优于闭环PD迭代学习控制算法,但是在控制精度和收敛速度上还需要提高。(4)在第4章的基础上提出一种改进的自适应鲁棒迭代学习控制,在控制律中加入鲁棒项,对建立的被控对象进行了验证仿真,与第4章所作的相同轨迹进行了对比,仿真结果表明比闭环PD迭代学习控制算法收敛速度快,精度高,自适应模块可以消除系统内的未建模或者干扰给系统造成的影响,增强了系统的鲁棒性;同第4章应用的自适应迭代学习控制算法做了仿真验证对比,仿真结果表明,当控制器的增益参数矩阵没有设定的很适当时,自适应迭代学习控制算法在关节角位移和角速度上都出现了比较大的偏差,当加入了变增益系数的增益参数矩阵时,改进的自适应鲁棒迭代学习控制的控制效果明显好于自适应迭代学习控制,而且在保证了系统跟踪精度的前提下,角位移和角速度的误差收敛速度都有了明显的提高。最后,总结全文的主要研究工作,归纳需要进一步研究的问题,给出了后续的研究思路。
其他文献
公路运输业是城市发展中主要关注内容,需要通过公路运输网络的良好建设,将低碳理念结合到公路运输中,以便促进公路运输良好发展。本文主要围绕低碳公路运输内涵、低碳经济视
伴随着社会的快速发展,我国经济进入新常态发展阶段。在新的发展形势下,事业单位不仅面临着发展机遇,而且面临着发展挑战。比如,事业单位不清楚如何提高财务管理水平。基于此
目的:初步探讨覆膜气管支架治疗全肺切除术后支气管胸膜瘘的可行性.方法:应用覆膜气管支架治疗全肺切除术后支气管胸膜瘘2例.结果:2例分别经20 d和35 d胸腔冲洗而痊愈,随访期
罗纳卡比(Loracarbef,LY163892,下简称Lor)是β-内酰胺类抗生素,为新一代头孢菌素——碳头孢烯类的第一个上市药物(美国礼来公司)。其分子结构与头孢克罗(Cefaclor,CCL)相似,
目前,建筑节能上升到前所未有的高度,我们必须从可持续发展的战略出发,使建筑充分利用自然能,尽可能少地消耗不可再生资源,降低对外界环境的污染,促进我国建筑可持续发展。
大白鼠18只随机分为3组(每组6只):假手术组、对照组及东菱克栓酶组(8BU/kg)。用4条血管关闭的全脑缺血再灌注模型,全脑缺血30min后再灌注6h,观察CA1区海马锥体神经细胞光镜及超微结构变化,结果发现:光镜及超
随着互联网技术的发展,企业所运用的财务管理模式也需通过不断的更新完善来适应互联网思维,实现资金流、信息流和物流信息的及时共享,促进企业的经济效益。文章选取珠海格力
报道了东菱精纯克栓酶对缺血性脑血管病患者的血液流变学的影响,共30例,均为血液流变学诸项指标中单项增高者,在单用该药后发现全血低切粘度,血液还原粘度,红细胞聚集指数,血小板聚集
根据疆煤外运物流中心选址问题的特点,分析候选点的S、W、O、T评价因素,利用SWOT定量测度模型对单个选址点及疆煤物流中心候选点构成的煤炭物流网络进行综合评价,并对分析结
辊式楔横轧是生产中较为普遍采用的轧机形式.而在数值模拟过程中,特别是三维变形模拟中,为了简化模具造型,常常采用板式楔横轧进行分析计算.文章分别就这两种模型的楔横轧变