【摘 要】
:
混合动力系统是一类以两种或两种以上驱动系统进行结合,功率质量比大、效率高、环境友好的新型驱动系统,目前在汽车领域逐步普及,在机器人领域也不断扩大应用。可穿戴助力机器人是一种通过人机交互实现运动控制的机器人,在军事国防、医疗康复、农业运输、工业生产等方面都有着十分重要及广泛的应用需求。而针对搬运任务的助力机器人是其中一个重要的研究方向,其目标在于减轻从事搬运工作的劳动人员肢体在重复动作过程中的肌肉负
【基金项目】
:
国家863计划项目课题:“智能材料与仿生结构一体化的人工肌肉柔顺驱动单元研究与开发”资金资助(项目编号:2015AA042302); 装备预研教育部联合基金项目:“网络环境下的单兵协同外骨骼系统及柔性器件应用”资金资助(项目编号:6141A02022605);
论文部分内容阅读
混合动力系统是一类以两种或两种以上驱动系统进行结合,功率质量比大、效率高、环境友好的新型驱动系统,目前在汽车领域逐步普及,在机器人领域也不断扩大应用。可穿戴助力机器人是一种通过人机交互实现运动控制的机器人,在军事国防、医疗康复、农业运输、工业生产等方面都有着十分重要及广泛的应用需求。而针对搬运任务的助力机器人是其中一个重要的研究方向,其目标在于减轻从事搬运工作的劳动人员肢体在重复动作过程中的肌肉负担,并在一定程度上提高人体的搬运能力。其中涉及的关键技术主要包括与人体搬运过程一致的活动关节、具有卸荷能力的机械结构、使用者肢体运动的意图识别、机器人关节的人机交互运动控制等问题。论文围绕混合动力助力机器人(以下简称“混动助力机器人”),在可穿戴机械结构设计、混合动力系统硬件平台设计、搬运任务人机交互运动控制等关键技术问题,采用理论分析、半实物仿真以及实物实验等方法展开研究,论文的主要以下4个方面开展研究:(1)设计上下肢姿态采集系统,研究人体搬运任务中主要关节的运动情况。研究肢体运动和受力情况,考虑个体差异性、经济性、安全性,设计一种尺寸可调节,与人体搬运动作关节运动一致且能够实现减重功能的机械结构。(2)针对该系统提出了一种混动助力机器人的混合动力驱动控制方案,设计并搭建集上肢气动人工肌肉驱动、下肢无刷直流电机驱动于一体的混合驱动控制系统,实现上肢柔性驱动安全,下肢刚性驱动承载的设计思想。(3)利用自制的基于气压的柔性压力感知系统,采集使用者与混动助力机器人手臂之间的接触力。设计阻抗控制器,辨识刚度阻尼系数,通过仿真研究拾物阶段助力机器人对使用者肘关节助力情况。(4)将下肢行走过程分为摆动相和支撑相单独研究。针对摆动相搭建了半实物仿真平台,对下肢髋、膝关节进行动力学参数辨识,并设计基于动力学模型的位置控制方法;针对支撑相设计基于PD的位置控制方法,完成相关仿真实验。
其他文献
随着全球制造水平的提高,下游制造业对带钢产品质量要求越来越高。带钢表面质量评估作为带钢产品质量检验的重要一环,对用户选择具有重要指导意义本文以某钢铁企业带钢产品表面质量评估问题为背景,对带钢表面质量评估方法进行了深入研究,提出了一种新颖的带钢表面质量评估方法,主要研究工作如下:(1)对带钢表面缺陷检测的研究现状进行了综述,并对图像特征提取方法,目标检测算法以及分类算法进行了研究。为后续算法的实现设
ERT技术具有低成本、非入侵和响应速度快等特点,是目前两/多相流检测领域的研究热点之一。三维ERT系统实现对被测物场三维信息的检测,解决了二维ERT系统对物场中离散相的几何形状、相对位置、空间分布等三维信息提取不足,具有重要的研究价值。目前三维ERT系统普遍存在着测量精度低和实时性差的问题,其严重降低了重建图像质量。本文以三维ERT测量系统为研究对象,针对三维ERT系统极板边界电压微弱、动态范围大
架空输电线路的安全、可靠是保证电力输送系统运行的保障。而架空输电线路因外界环境等各类因素而导致线路故障,对电力系统的安全运行造成威胁,引发的事故和损失也越来越大,为了保证架空输电线路的安全运行,就必须加强对架空输电线路的运行与维护。架空输电线路的检测主要以人工和直升机巡检方式为主,此类检测方式存在成本高、劳动强度大和效率低等缺点。近年来,很多研究机构对架空输电线路巡检机器人做了很多研究,但是实际应
随着“美丽乡村”建设的如火如荼开展,对于传统村落的关注度在近年来持续走高。历经百年变迁仍保留旧时风貌与民俗文化的传统村落,以传统文化与村民的凝聚力作为传统延续的内生动力缓慢进化演变。但在乡村振兴的时代背景下,如何以最妥善的理论与最小程度的介入方式进行传统村落的保护与更新成为颇受争议的议题。闽南传统村落因其历史文化价值得到了学术界的广泛关注,本文以闽南村落文化的集大成者——诚峰村为研究对象,用典型个
量化工程环境中的不确定因素对机构运动轨迹的影响,结合误差界限来评价机构失效概率的过程被称为机构的运动精度可靠性分析。工程实际中,为了对机构的运动轨迹进行整体评价,通常将连续的轨迹离散为一系列的机构位置,直接对这些位置的最大误差进行系统可靠性分析。由于获取极值函数时执行了导致函数不规则的操作,造成了极值统计量的求解困难,因此需要发展出更为精确、高效的可靠性算法来处理这类基于极值函数的可靠性模型。本文
高炉炼铁是钢铁工业的重要生产环节,是现代炼铁的最主要方式。高炉炼铁需要准确判断整个高炉运行态势,及时调整布料制度、热风制度等相关操作制度及工艺参数,使炉内煤气分布合理、热量充分利用、渣铁顺利排放,实现高炉生产的优质、高产、低耗和长寿运行。但是,高炉内部存在复杂的物理化学反应,高温高压,强耦合,非线性,工况时变且存在固、液、气多态,冶炼环境十分恶劣,难以对其进行实时监测和有效控制。目前,出铁口的铁水
我国作为农业大国,秸秆产量位居世界首位,其中水稻秸秆为1.15亿吨。然而废弃秸秆大部分直接在田间就地焚烧,既浪费了资源又造成了环境污染。随着现代农业的高速发展,秸秆还田机的研究变得越来越重要。秸秆还田机的功耗也一直是国内外学者们的研究热点,以降低功耗为目标,对秸秆还田机主要工作部件的重要参数进行优化设计。作为一种现代机械优化设计方法,遗传算法的研究热度不减,而且随着优化问题的变化,遗传算法的机理也
随着我国轨道交通行业的飞速发展,高速、舒适、节能、环保的发展理念成为了轨道交通运输业发展的重要议题。枕梁作为地铁车体的重要承载结构,在地铁安全评估中起着十分重要的作用。由于结构在焊接过程中的不均匀受热,通常会使材料的均匀性以及材料参数发生改变,同时,伴随着焊接残余应力的产生,焊缝部位相比于其他位置更容易产生局部裂纹。本文以车体铝合金焊接结构为研究对象,对典型焊接接头的残余应力、材料参数进行了测试,
夹层板结构具有较高的弯曲刚度重量比,在相同边界、加载条件下,它比单层金属板有更小的横向变形、更高的屈曲阻力和更高的固有频率。因此,通过合理设计夹层板厚度,可以在整体重量较低的情况下,得到类似单层金属板强度和屈曲性能的夹层结构。同时,考虑到材料属性广泛存在着空间随机性的特点,本文利用随机有限元方法,研究车身轻量化的工作,主要研究内容包括:(1)单层板与夹层板模型建立与分析基于单层板与夹层板的理论分析
在计算材料学领域基于反应力场的分子动力学模拟方法扮演着非常重要的角色,反应力场的质量将直接影响到最终的性质结论的准确性,因此如何获得高质量的反应力场成为计算材料学领域中一个非常重要的研究课题。由于反应力场形式复杂不易确定,只能通过将其参数化然后对参数进行优化的方法来获取最优反应力场参数,这需要付出更大的计算代价并且严重影响最终获得的反应力场质量。针对当前反应力场参数优化方法中所存在的问题,本文对国