發(fā)布時間：2017-10-18 06:26

  本文關(guān)鍵詞：基于滑動檢測的假肢手反射控制研究

  更多相關(guān)文章： 假肢手 腱驅(qū)動 動力學(xué)建模 滑動檢測 反射控制

【摘要】：在非結(jié)構(gòu)化環(huán)境中,雖然被抓物體的材質(zhì),重量,剛度均未知,外界擾動也不確定,人們卻能夠根據(jù)手的觸覺信息,適當(dāng)?shù)恼{(diào)整抓取力的大小,實現(xiàn)無滑動的穩(wěn)定抓取過程。然而,對于假肢手而言,由于缺乏人手的靈活性,又沒有高效的皮膚感受器,非結(jié)構(gòu)化環(huán)境成為其實現(xiàn)穩(wěn)定抓取的一個重要挑戰(zhàn)。特別是當(dāng)假肢手抓取力過小時,如何避免物體滑落,如何動態(tài)的應(yīng)對外界環(huán)境的干擾,成為科學(xué)研究急需解決的難題。為了在假肢手上重建仿人手反射控制功能,本文從滑動檢測和反射控制策略等方面入手,對假肢手的反射控制進(jìn)行了深入研究,主要的工作如下： (1)在分析腱驅(qū)動假肢手結(jié)構(gòu)特征的基礎(chǔ)上,運用拉格朗日方程法建立了假肢手動力學(xué)模型,并分別運用數(shù)學(xué)軟件MATLAB和動力學(xué)仿真軟件ADAMS對其進(jìn)行了仿真和驗證,證實了動力學(xué)模型的合理性。 (2)利用力敏電阻設(shè)計了一種新型滑動檢測傳感器,并運用短時傅里葉變換對其輸出信號進(jìn)行頻譜分析。提出了一種基于經(jīng)驗?zāi)B(tài)分解算法的滑動信號檢測方法,并對該方法的性能進(jìn)行了實驗測試,結(jié)果驗證了該滑動檢測方法的有效性和準(zhǔn)確性。 (3)針對假肢手抓握對象的軟硬度以及滑動速度的變化,建立了假肢手模糊反射加載力模型,提出了假肢手?jǐn)M人反射控制的整體策略；設(shè)計了基于滑動快慢的自適應(yīng)PI力控制器。通過抓取不同軟硬度物體的反射控制仿真,驗證了反射控制策略的正確性和可行性。 (4)基于假肢手反射控制實驗平臺,在抓取物體軟硬度和滑動速度均變化的情況下,對假肢手進(jìn)行了反射抓取力控制實驗。實驗結(jié)果表明,本文所設(shè)計的基于滑動檢測的假肢手反射控制系統(tǒng)具備良好的抓握力自適應(yīng)調(diào)節(jié)功能,能有效的防止物體滑動,基本實現(xiàn)了擬人反射控制功能。
【關(guān)鍵詞】：假肢手 腱驅(qū)動 動力學(xué)建模 滑動檢測 反射控制
【學(xué)位授予單位】：中南大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：R318.17
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 緒論9-17
• 1.1 選題意義和研究價值9-10
• 1.2 假肢手國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀10-11
• 1.3 滑動檢測研究現(xiàn)狀11-14
• 1.3.1 滑動檢測國內(nèi)外研究現(xiàn)狀11-13
• 1.3.2 各類滑動檢測方法的優(yōu)缺點13-14
• 1.4 反射控制策略研究現(xiàn)狀14-15
• 1.5 研究內(nèi)容和技術(shù)路線15-17
• 2 腱驅(qū)動假肢手動力學(xué)建模及其仿真分析17-28
• 2.1 引言17
• 2.2 腱驅(qū)動假肢手建模分析17-18
• 2.3 假肢手動力學(xué)建模18-24
• 2.4 模型的仿真與分析24-26
• 2.5 本章小結(jié)26-28
• 3 滑動檢測傳感器及其檢測方法28-42
• 3.1 引言28
• 3.2 滑動檢測傳感器28-29
• 3.3 滑動信號的產(chǎn)生與分析29-32
• 3.3.1 滑動測試實驗臺29-30
• 3.3.2 滑動信號頻譜分析30-32
• 3.4 基于經(jīng)驗?zāi)B(tài)分解的滑動檢測32-36
• 3.4.1 經(jīng)驗?zāi)B(tài)分解算法基本原理32-35
• 3.4.2 滑動信號的識別35-36
• 3.5 滑動檢測方法的性能測試36-41
• 3.6 本章小結(jié)41-42
• 4 假肢手反射控制策略研究42-60
• 4.1 引言42
• 4.2 物體軟硬度估算方法42-48
• 4.2.1 PVDF傳感器及軟硬度測量原理43-45
• 4.2.2 傳感器信號調(diào)理45-46
• 4.2.3 軟硬度估算測試46-48
• 4.3 假肢手反射加載力模型48-51
• 4.3.1 反射加載力模型結(jié)構(gòu)48-49
• 4.3.2 輸入模糊化和輸出解模糊化49-51
• 4.4 假肢手反射控制策略51-54
• 4.4.1 人手反射防滑控制機(jī)理過程51-52
• 4.4.2 假肢手反射控制策略52
• 4.4.3 滑動自適應(yīng)力控制器52-54
• 4.5 假肢手反射控制仿真與分析54-59
• 4.5.1 假肢手抓取動力學(xué)模型55-56
• 4.5.2 直流電機(jī)模型56-57
• 4.5.3 反射控制仿真與分析57-59
• 4.6 本章小節(jié)59-60
• 5 假肢手反射控制實驗60-71
• 5.1 引言60
• 5.2 假肢手反射控制實驗平臺60-63
• 5.2.1 反射控制實驗平臺硬件構(gòu)成60-61
• 5.2.2 反射控制系統(tǒng)軟件61-63
• 5.3 人手反射控制實驗63-65
• 5.4 假肢手反射控制實驗65-70
• 5.4.1 無反射控制抓取實驗65
• 5.4.2 反射控制抓取實驗65-70
• 5.5 本章小結(jié)70-71
• 6 總結(jié)與展望71-73
• 6.1 總結(jié)71
• 6.2 展望71-73
• 參考文獻(xiàn)73-78
• 攻讀學(xué)位期間主要的研究成果目錄78-79
• 致謝79

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：1053439