本文關(guān)鍵詞：基于串聯(lián)彈性執(zhí)行器的動(dòng)力踝關(guān)節(jié)機(jī)構(gòu)研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：本課題在國(guó)家自然科學(xué)基金《基于能量?jī)?yōu)化的外骨骼可控剛度串聯(lián)彈性執(zhí)行器研究》(51275170)、教育部國(guó)防科研專項(xiàng)經(jīng)費(fèi)資助計(jì)劃(20108824)和教育部博士點(diǎn)基金(20100074110005)的資助下,開展了動(dòng)力踝關(guān)節(jié)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)、仿真及優(yōu)化等研究工作。 人體助力、助殘和康復(fù)機(jī)器人是機(jī)器人技術(shù)應(yīng)用的一個(gè)重要領(lǐng)域,通過(guò)輔助支撐的方式增強(qiáng)人的自然體力或者改善人的肢體功能,使得人能夠更好的適應(yīng)自然環(huán)境。本課題研究的動(dòng)力踝關(guān)節(jié)機(jī)構(gòu)裝置能夠?yàn)樾凶咛峁╊~外動(dòng)力。踝關(guān)節(jié)是人體一個(gè)非常靈活的關(guān)節(jié),如何提高動(dòng)力踝關(guān)節(jié)機(jī)構(gòu)的仿生性能,使其更加逼真地實(shí)現(xiàn)人體踝關(guān)節(jié)的行為動(dòng)作特性是意義重大而又充滿挑戰(zhàn)的研究課題。 在人體踝關(guān)節(jié)行走步態(tài)周期的基礎(chǔ)上,對(duì)人體踝關(guān)節(jié)的生物機(jī)理進(jìn)行分析研究,探索人體踝關(guān)節(jié)在行走過(guò)程中的動(dòng)作特點(diǎn)及其固有生物特性。本課題分別建立了電機(jī)驅(qū)動(dòng)與液壓驅(qū)動(dòng)的串聯(lián)彈性執(zhí)行器方案,采用Solidworks建立了兩款串聯(lián)彈性執(zhí)行器三維模型并研究其工作機(jī)理�；诖�(lián)彈性執(zhí)行器,建立了人體動(dòng)力踝關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)模型和傳遞函數(shù)模型,并在ADAMS/View中進(jìn)行了剛體／柔體動(dòng)力學(xué)仿真。對(duì)機(jī)構(gòu)中的核心承載部件進(jìn)行了有限元優(yōu)化計(jì)算,基于MATLAB/Simulink對(duì)系統(tǒng)控制方案進(jìn)行了探討。 通過(guò)人體踝關(guān)節(jié)三維結(jié)構(gòu)模型的仿真優(yōu)化,改善了其仿生特性,有效提高了動(dòng)力踝關(guān)節(jié)機(jī)構(gòu)的性能。為后續(xù)研發(fā)具有仿生特性的動(dòng)力踝關(guān)節(jié)機(jī)構(gòu)樣機(jī)提供了技術(shù)基礎(chǔ)。
【關(guān)鍵詞】：動(dòng)力踝關(guān)節(jié)假肢 串聯(lián)彈性 動(dòng)力學(xué) 柔體仿真
【學(xué)位授予單位】：華東理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號(hào)】：TH789
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 緒論10-16
• 1.1 課題研究背景及意義10-11
• 1.2 動(dòng)力踝關(guān)節(jié)研究現(xiàn)狀11-14
• 1.2.1 國(guó)外研究現(xiàn)狀11-14
• 1.2.2 國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀14
• 1.3 本課題主要的研究工作14-15
• 1.4 本章小結(jié)15-16
• 第2章 人體行走時(shí)的踝關(guān)節(jié)模型機(jī)理研究16-21
• 2.1 人體踝關(guān)節(jié)的結(jié)構(gòu)模型16-17
• 2.2 腳踝關(guān)節(jié)綜合體的正常生物特性17-18
• 2.3 正常人行走時(shí)的步態(tài)周期18-19
• 2.4 踝關(guān)節(jié)角度與踝關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)矩關(guān)系19-20
• 2.5 本章小結(jié)20-21
• 第3章 串聯(lián)彈性執(zhí)行器原理及其應(yīng)用21-30
• 3.1 概述21-22
• 3.2 串聯(lián)彈性執(zhí)行器結(jié)構(gòu)原理22-25
• 3.2.1 電機(jī)驅(qū)動(dòng)的串聯(lián)彈性執(zhí)行器22-24
• 3.2.2 液壓驅(qū)動(dòng)的串聯(lián)彈性執(zhí)行器24-25
• 3.3 串聯(lián)彈性執(zhí)行器在機(jī)器人應(yīng)用中的優(yōu)勢(shì)25-27
• 3.4 串聯(lián)彈性執(zhí)行器應(yīng)用27-29
• 3.4.1 串聯(lián)彈性執(zhí)行器在行走機(jī)器人中的應(yīng)用27-28
• 3.4.2 串聯(lián)彈性執(zhí)行器在機(jī)械手中的應(yīng)用28-29
• 3.5 本章總結(jié)29-30
• 第4章 動(dòng)力踝關(guān)節(jié)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)30-49
• 4.1 電機(jī)驅(qū)動(dòng)與液壓驅(qū)動(dòng)的串聯(lián)彈性執(zhí)行器方案對(duì)比30-32
• 4.1.1 電機(jī)驅(qū)動(dòng)方案優(yōu)缺點(diǎn)31
• 4.1.2 液壓驅(qū)動(dòng)方案的優(yōu)缺點(diǎn)31-32
• 4.1.3 串聯(lián)彈性執(zhí)行器驅(qū)動(dòng)方案確立32
• 4.2 總體設(shè)計(jì)方案思路32-33
• 4.3 電機(jī)與滾珠絲桿副的選擇33-41
• 4.3.1 電機(jī)的選型33-36
• 4.3.2 滾珠絲杠副的選擇36-41
• 4.4 同步帶轉(zhuǎn)動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)41-43
• 4.4.1 同步帶及帶輪的組織結(jié)構(gòu)41-42
• 4.4.2 同步帶傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與計(jì)算42-43
• 4.5 串聯(lián)彈簧與并聯(lián)彈簧設(shè)計(jì)與計(jì)算43-48
• 4.5.1 串聯(lián)彈簧設(shè)計(jì)與計(jì)算44-47
• 4.5.2 并聯(lián)彈簧的設(shè)計(jì)47-48
• 4.6 本章小結(jié)48-49
• 第5章 工程塑料在機(jī)構(gòu)輕量化中的應(yīng)用研究49-59
• 5.1 工程塑料聚醚醚酮樹脂PEEK49-50
• 5.2 工程塑料聚苯硫醚PPS50-51
• 5.3 工程塑料PEEK與PPS的力學(xué)性能試驗(yàn)51-56
• 5.4 工程塑料在動(dòng)力踝關(guān)節(jié)機(jī)構(gòu)中的應(yīng)用56
• 5.5 碳纖維纏繞增強(qiáng)液壓缸56-58
• 5.6 本章小結(jié)58-59
• 第6章 動(dòng)力踝關(guān)節(jié)機(jī)構(gòu)力學(xué)分析及動(dòng)力學(xué)仿真59-74
• 6.1 ANSYS靜力學(xué)分析中的量綱問(wèn)題59-61
• 6.2 動(dòng)力踝關(guān)節(jié)機(jī)構(gòu)核心承載部件的強(qiáng)度校核61-65
• 6.2.1 左右側(cè)蓋板采用不同材料制作時(shí)的有限元計(jì)算62-63
• 6.2.2 電機(jī)-滾珠絲桿安裝架與足趾機(jī)構(gòu)的分析計(jì)算63-65
• 6.3 動(dòng)力踝關(guān)節(jié)機(jī)構(gòu)的動(dòng)力學(xué)仿真65-73
• 6.3.1 動(dòng)力踝關(guān)節(jié)ADAMS仿真的前期準(zhǔn)備工作65-66
• 6.3.2 ADAMS/View剛體動(dòng)力學(xué)仿真66-70
• 6.3.3 ADAMS/View柔體仿真70-73
• 6.4 本章小結(jié)73-74
• 第7章 動(dòng)力踝關(guān)節(jié)系統(tǒng)控制方法探討74-81
• 7.1 動(dòng)力踝關(guān)節(jié)機(jī)構(gòu)系統(tǒng)傳遞函數(shù)模型74-75
• 7.2 PID控制方案探討75-77
• 7.3 狀態(tài)反饋控制方案探討77-80
• 7.4 本章小結(jié)80-81
• 第8章 結(jié)論與展望81-83
• 8.1 研究結(jié)論81-82
• 8.2 后期工作展望82-83
• 參考文獻(xiàn)83-87
• 攻讀碩士學(xué)位期間科研成果87-88
• 致謝88

【參考文獻(xiàn)】

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中國(guó)碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前1條

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  本文關(guān)鍵詞：基于串聯(lián)彈性執(zhí)行器的動(dòng)力踝關(guān)節(jié)機(jī)構(gòu)研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號(hào)：310517