【摘 要】
:
下肢助力外骨骼机器人作为一种助力人体下肢运动的辅助装置,主要涉及到控制学、机械学、材料学和仿生学等多门学科,在军事、医疗、工业、救援等领域得到了广泛的应用。近年来,随着社会的发展及老龄化的加剧,下肢助力外骨骼机器人拥有了更广阔的市场前景,面对这一机遇,本文在调研了国内外下肢助力外骨骼机器人发展状况的基础上,设计了一款骑乘式下肢助力外骨骼机器人,它不仅可以通过骑乘的方式减轻人体站立时的负担,还可以在
论文部分内容阅读
下肢助力外骨骼机器人作为一种助力人体下肢运动的辅助装置,主要涉及到控制学、机械学、材料学和仿生学等多门学科,在军事、医疗、工业、救援等领域得到了广泛的应用。近年来,随着社会的发展及老龄化的加剧,下肢助力外骨骼机器人拥有了更广阔的市场前景,面对这一机遇,本文在调研了国内外下肢助力外骨骼机器人发展状况的基础上,设计了一款骑乘式下肢助力外骨骼机器人,它不仅可以通过骑乘的方式减轻人体站立时的负担,还可以在人体运动时给人体下肢提供辅助力,使人体运动更加省力。本文的研究不但能提高年老体弱群体的幸福指数,还对解决资源短缺和人口老龄化带来的社会问题具有重要的现实意义。本文基于设计的骑乘式下肢助力外骨骼机器人,查阅了大量文献资料,对下肢助力外骨骼机器人的关键技术与技术难点进行研究分析,并重点研究了下肢助力外骨骼机器人的运动控制问题,研究期间主要完成了以下工作:(1)根据人体下肢运动生物力学和人体解剖学,结合人体下肢的生理结构和运动特点,对骑乘式下肢助力外骨骼机器人的机械结构作了简要分析,确定了外骨骼机器人的基本参数;通过Solid Works软件得到了外骨骼机器人的三维模型并确定了外骨骼机器人的助力方式,为接下来外骨骼机器人数学模型的建立与分析提供了有力的理论支撑。(2)根据人体行走的步态分析,将骑乘式下肢助力外骨骼机器人的单腿简化为一个5连杆机构,通过D-H参数法建立了外骨骼机器人的运动学模型,完成了运动学分析;在运动学分析的基础上,使用拉格朗日法建立了外骨骼机器人单腿支撑阶段的五连杆动力学模型,并根据此模型进行了动力学分析,为控制律的设计和控制算法的仿真验证提供了理论基础。(3)在外骨骼机器人运动学和动力学分析的基础上,设计了一种传统的模糊自适应控制器,对外骨骼机器人在助力人体时的摩擦力、负载变化和外部扰动等不确定性因素进行补偿,并通过仿真验证了该算法能较好的实现对人体运动轨迹的跟踪控制。(4)针对模糊自适应控制器在设计过程中存在构造自适应律函数困难和自适应能力有限的问题,提出了改进灰狼优化的模糊自适应控制算法,对模糊控制器的权值进行优化;为了提高优化的效率及精度,引进了两种方法对GWO(灰狼优化算法)进行改进,并将改进后的GWO算法成功运用到模糊自适应控制器中去;最后通过仿真,验证了其比传统的模糊自适应控制器具有收敛速度快、跟踪误差小和实时性强的优点。(5)为了更好的对下肢助力外骨骼机器人的运动控制问题进行研究,搭建了基于CAN总线的主从分布式架构的外骨骼机器人控制系统,将控制系统分为3层,实行了分散控制、集中管理的控制策略;基于此架构,根据外骨骼机器人的控制需求,分别完善了控制系统的主控制器、驱动模块、采集模块和电源模块的相关设计,为外骨骼机器人样机的搭建打下了良好的基础;最后,在Adams动力学仿真软件中对本文所研究的骑乘式下肢助力外骨骼机器人进行了步行仿真,证明了其能很好的跟踪人体运动,为人体下肢提供助力。本论文所研究的外骨骼机器人主要针对年老体弱以及有长期站立需求的人群,通过以上工作可以表明,本文所设计的控制算法以及控制系统达到了设计的目标要求,实现了使外骨骼机器人为人体下肢提供有效助力的目的,为日后进一步的研究奠定了基础。
其他文献
针对某国产型号液体火箭发动机涡轮泵在试车时转子叶片产生裂纹的问题,采用ANSYS流热固耦合方法,对叶片进行三维有限元仿真计算,提出了叶片顶部加围带的改型设计方案。对原始模型进行强度计算时考虑了启停工况各关键时间点的流动、传热、瞬态温度场、转速的影响,计算出叶片运行过程中的应力分布,确定产生裂纹的原因是启动过程中部分进气的气流冲击应力过高,且叶片型底前缘应力集中区域的高周疲劳安全系数过低。对改型设计
北京师范大学化学教育研究团队经过20年对项目式学习的不断探索,在项目式学习课程教材资源建设、项目式教学理论研究和教学案例开发、评价系统设计、培训模式创建和学术研究等方面取得了丰硕的成果,团队的研究和实践成果在全国范围内得到推广和应用,产生了积极广泛的影响力。
目的:探讨蛋白激酶CβⅡ(PKCβⅡ)特异性抑制剂LY333531对心梗后大鼠心功能和心肌纤维化的保护作用。方法:利用左冠状动脉降支(LAD)结扎制备大鼠心梗模型,将手术4周后出现心衰的大鼠分为模型组(MF+NS)和治疗组(MF+LY333531),分别给予生理盐水和LY333531(10 mg/kg/d)处理6周,检测各组大鼠体重和各项心功能指标,利用HE染色观察各组大鼠心肌组织形态变化,利用天
针对直齿锥齿轮的齿根大多采用0.3倍模数的定半径圆角过渡,容易造成齿根弯曲应力偏大、锥齿轮使用寿命降低等问题,提出了一种变半径齿根圆角锥齿轮的设计方法。建立了标准齿根圆锥下的变半径齿根圆角一般方程;基于某电动汽车差速器定半径非标行星齿轮,推导出不同齿根圆锥下的齿根变半径圆角的一般方程,对非标行星齿轮进行了优化设计。通过有限元动力学和疲劳寿命仿真分析得知,变半径齿根圆角相较于半径最大的定半径圆角,锥
目前,《义务教育课程方案和课程标准(2022版)》已经发布。新课程方案的一个显著特征就是“素养导向”,“聚焦核心素养,面向未来”是义务教育课程建设的五个基本原则之一,素养导向贯穿于课程编制、课程实施的全过程。一、什么是课程建设的素养导向素养导向的课程建设,就是指课程建设要以培养学生的核心素养为方向、为目标。素养与知识不同,是知识、技能、态度的超越和统整,是人在真实情境中做出某种“行为”的能力或素质
目的优化三七的薄层鉴别方法。方法以三七为研究对象,考察展开系统、不同厂家薄层板、显色剂和温湿度对三七薄层色谱的影响,确定最佳的薄层色谱条件。结果采用高效硅胶G薄层板,以二氯甲烷-甲醇-水(13∶7∶2)10℃以下放置过夜的下层溶液为展开剂,10℃环境中展开,取出,晾干,喷以10%硫酸乙醇溶液,在105℃加热至斑点显色清晰,所得的三七薄层图谱分离效果和显色效果较好。结论该方法操作可行,可作为三七薄层
当集团化办学成为时代命题,很多中小学校长面临新的挑战。在集团化过程中,无论是紧密式“捆绑发展”还是松散型“守望相助”,当单体学校以多种方式融合为集团组织的一员,集团领导者如何快速转变角色、调试行为,承担起日益庞大的教育集团的管理职责,成为他们需要直面的最大考验。
评剧《祝福》改编自鲁迅先生的同名小说,经过中国评剧院的精心创排和打磨,于2021年12月31日在全国地方戏演出中心成功首演并取得热烈反响。该剧故事凝练,思想内涵丰富,其创排除保持本剧种特点之外,也为新(凤霞)派艺术的传承与发展添柴加薪。下面我从创作者的角度,就评剧《祝福》的音乐创作谈几点感受。“以歌舞演故事”的戏曲艺术,唱腔音乐在剧目的创作中尤为重要,这就对戏曲音乐的创作提出了更高的要求。在当代戏